RS-485總線為并接式三線制(包含一個(gè)地)接口，總線上只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障就有可能將總線“拉死”。因此，數(shù)據(jù)端口A、B與總線之間應(yīng)加以隔離。在這里我們的做法是，A、B與總線之間各串接一只100mA的PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)，同時(shí)與地之間各跨接5V的TVS二極管，以消除線路浪涌干擾。

　　需要注意的是，許多人錯(cuò)誤地認(rèn)為RS-485是兩線制。實(shí)際上RS-485總線的構(gòu)成是一個(gè)信號(hào)差分對(duì)和一個(gè)地返回線，系統(tǒng)也許沒有這個(gè)地返回線也可以工作，但是會(huì)處于極不可靠的狀態(tài)之中。這是因?yàn)?RS-485總線在差模電壓為-7V至+12V之間才可保證通訊的正確性。如果超過此范圍，數(shù)據(jù)將丟失，端口也可能損壞。信號(hào)地線的功能是將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)地連接到一個(gè)共同的地上，這個(gè)地的作用是用來保持共模電壓。如果系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)和連接地線，將影響系統(tǒng)總線的可靠性并帶來噪聲。

　　海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，RS-485總線通訊的波特率是9600bit/s，最長距離是100m。總線并沒有設(shè)計(jì)終端電阻。這是因?yàn)樘砑咏K端電阻的目的是減少信號(hào)的反射、吸收噪聲，但是這樣卻顯著增加了系統(tǒng)的功耗，并使系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜化。如果系統(tǒng)傳輸速率較高(通訊速率大于115.2K)并且是長距離的傳輸，才需要考慮終端電阻。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　RS-485總線是異步半雙工的通信總線，即在某一個(gè)時(shí)刻，總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)(收或發(fā))。所以這種方式一般適用于主機(jī)對(duì)分機(jī)的查詢方式通信，軟件編程對(duì)系統(tǒng)的可靠性有很大影響。尤其要注意對(duì)485芯片收發(fā)控制端DE和RE的軟件設(shè)計(jì)。為了可靠的工作，在RS-485總線狀態(tài)切換時(shí)需要做適當(dāng)延時(shí)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。具體的做法是在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)下，先將控制端置“1”，在9600bit/s的波特率下，延時(shí)1ms左右的時(shí)間，再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)，一包數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后再延時(shí)1ms后，將控制端置“0”。

　　海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線上的數(shù)據(jù)采集器處于主機(jī)地位，每隔3s輪詢各節(jié)點(diǎn)一次，輪詢到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)則哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)，總線的使用權(quán)完全由主機(jī)分配，各子節(jié)點(diǎn)不能擅自占領(lǐng)總路線，也不允許主動(dòng)發(fā)起通信。具體實(shí)現(xiàn)方法是，每隔3s，數(shù)據(jù)采集器發(fā)出索要第一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)命令，并等待節(jié)點(diǎn)回傳測(cè)量數(shù)據(jù)，超過規(guī)定的等待時(shí)間仍然沒有收到節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)，認(rèn)為該路結(jié)點(diǎn)通訊失敗，延遲100ms后接著索要下路節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。值得一提的是，系統(tǒng)等待節(jié)點(diǎn)回傳測(cè)量數(shù)據(jù)并不是采取軟件死等的方法，而時(shí)采用分時(shí)多任務(wù)的方法來實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)方法是：在10ms定時(shí)器中斷服務(wù)程序中設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)通信時(shí)間計(jì)數(shù)變量，進(jìn)行減計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)采集器發(fā)出索要數(shù)據(jù)命令后，對(duì)這個(gè)變量重新賦超時(shí)限定值，主程序判斷這個(gè)值為0時(shí)還未收到節(jié)點(diǎn)響應(yīng)數(shù)據(jù)，才認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)通訊失敗。采用這種調(diào)度機(jī)制，可以大幅提高數(shù)據(jù)采集器CPU的運(yùn)行效率。

　　結(jié)語

　　RS-485總線具有線路設(shè)計(jì)簡單、價(jià)格低廉、控制方便的特點(diǎn)，通過上述的軟硬件設(shè)計(jì)方法，在海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到了良好的應(yīng)用。目前系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)開機(jī)，系統(tǒng)的通信始終處于正常狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)的性能滿足了項(xiàng)目的需求。