提高RS-485總線可靠性的幾種方法及常見故障處理
在MCU之間中長距離通信的諸多方案中、RS-485因硬件設(shè)計簡單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于工廠自動化、工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水利自動報測等領(lǐng)域、但RS-485總線在抗干擾、自適應(yīng)、通信效率等方面仍存在缺陷、一些細節(jié)的處理不當(dāng)常會導(dǎo)致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障、因此提高RS-485總線的運行可*性至關(guān)重要、

1 RS-485接口電路的硬件設(shè)計
1）總線匹配、總線匹配有兩種方法、一種是加匹配電阻、位于總線兩端的差分端口VA與VB之間應(yīng)跨接120Ω匹配電阻、以減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲、有效地抑制了噪聲干擾、但匹配電阻要消耗較大電流、不適用于功耗限制嚴格的系統(tǒng)、　
另外一種比較省電的匹配方案是RC 匹配利用一只電容C 隔斷直流成分、可以節(jié)省大部分功率、但電容C的取值是個難點、需要在功耗和匹配質(zhì)量間進行折衷、除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案、這種方案雖未實現(xiàn)真正的匹配、但它利用二極管的鉗位作用、迅速削弱反射信號達到改善信號質(zhì)量的目的、節(jié)能效果顯著、

2） RO及DI端配置上拉電阻、異步通信數(shù)據(jù)以字節(jié)的方式傳送、在每一個字節(jié)傳送之前、先要通過一個低電平起始位實現(xiàn)握手、為防止干擾信號誤觸發(fā)RO（接收器輸出）產(chǎn)生負跳變、使接收端MCU進入接收狀態(tài)、建議RO外接10kΩ上拉電阻、

3）保證系統(tǒng)上電時的RS-485芯片處于接收輸入狀態(tài)、對于收發(fā)控制端TC建議采用MCU引腳通過反相器進行控制、不宜采用MCU引腳直接進行控制、以防止MCU上電時對總線的干擾、

4）總線隔離、RS-485總線為并接式二線制接口、一旦有一只芯片故障就可能將總線“拉死”、因此對其二線口VA、VB與總線之間應(yīng)加以隔離、通常在VA、VB與總線之間各串接一只4~10Ω的PTC電阻、同時與地之間各跨接5V的TVS二極管、以消除線路浪涌干擾、如沒有PTC電阻和TVS二極管、可用普通電阻和穩(wěn)壓管代替、
5）合理選用芯片、例如、對外置設(shè)備為防止強電磁（雷電）沖擊、建議選用TI的75LBC184等防雷擊芯片、對節(jié)點數(shù)要求較多的可選用SIPEX的SP485R、

2 RS-485網(wǎng)絡(luò)配置
1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)與所選RS-485芯片驅(qū)動能力和接收器的輸入阻抗有關(guān)、如75LBC184標(biāo)稱最大值為64點、SP485R標(biāo)稱最大值為400點、實際使用時、因線纜長度、線徑、網(wǎng)絡(luò)分布、傳輸速率不同、實際節(jié)點數(shù)均達不到理論值、例如75LBC184運用在500m分布的RS-485網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點數(shù)超過50或速率大于9.6kb/s時、工作可*性明顯下降、通常推薦節(jié)點數(shù)按RS-485芯片最大值的70%選取、傳輸速率在1200~9600b/s之間選取、通信距離1km以內(nèi)、從通信效率、節(jié)點數(shù)、通信距離等綜合考慮選用4800b/s最佳、通信距離1km以上時、應(yīng)考慮通過增加中繼模塊或降低速率的方法提高數(shù)據(jù)傳輸可*性、

2）節(jié)點與主干距離、理論上講、RS-485節(jié)點與主干之間距離（T頭、也稱引出線）越短越好、T頭小于10m的節(jié)點采用T型、連接對網(wǎng)絡(luò)匹配并無太大影響、可放心使用、但對于節(jié)點間距非常?。ㄐ∮?m、如LED模塊組合屏）應(yīng)采用星型連接、若采用T型或串珠型連接就不能正常工作、RS-485是一種半雙工結(jié)構(gòu)通信總線、大多用于一對多點的通信系統(tǒng)、因此主機（PC）應(yīng)置于一端、不要置于中間而形成主干的T型分布、

3 提高RS-485通信效率

RS-485通常應(yīng)用于一對多點的主從應(yīng)答式通信系統(tǒng)中、相對于RS-232等全雙工總線效率低了許多、因此選用合適的通信協(xié)議及控制方式非常重要、

1．總線穩(wěn)態(tài)控制（握手信號）、大多數(shù)使用者選擇在數(shù)據(jù)發(fā)送前1ms將收發(fā)控制端TC置成高電平、使總線進入穩(wěn)定的發(fā)送狀態(tài)后才發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)送完畢再延遲1ms后置TC端成低電平、使可*發(fā)送完畢后才轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)、據(jù)筆者使用TC端的延時有4個機器周期已滿足要求；

2．為保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、對每個字節(jié)進行校驗的同時、應(yīng)盡量減少特征字和校驗字、慣用的數(shù)據(jù)包格式由引導(dǎo)碼、長度碼、地址碼、命令碼、數(shù)據(jù)、校驗碼、尾碼組成、每個數(shù)據(jù)包長度達20~30字節(jié)、在RS-485系統(tǒng)中這樣的協(xié)議不太簡練、推薦用戶使用MODBUS協(xié)議、該協(xié)議已廣泛應(yīng)用于水利、水文、電力等行業(yè)設(shè)備及系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)中、

4 RS-485接口電路的電源、接地
對于由MCU結(jié)合RS-485微系統(tǒng)組建的測控網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)優(yōu)先采用各微系統(tǒng)獨立供電方案、最好不要采用一臺大電源給微系統(tǒng)并聯(lián)供電、同時電源線（交直流）不能與RS-485信號線共用同一股多芯電纜、RS-485信號線宜選用截面積0.75mm2以上雙絞線而不是平直線、對于每個小容量直流電源選用線性電源LM7805比選用開關(guān)電源更合適、當(dāng)然應(yīng)注意LM7805的保護：

1．LM7805輸入端與地應(yīng)跨接220~1000μF電解電容；

2．LM7805輸入端與輸出端反接1N4007二極管；

3．LM7805輸出端與地應(yīng)跨接470~1000μF電解電容和104pF獨石電容并反接1N4007二極管；

4．輸入電壓以8~10V為佳、最大允許范圍為6.5~24V、可選用TI的PT5100替代LM7805、以實現(xiàn)9～38V的超寬電壓輸入