485總線常見故障處理

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因硬件設計簡單、控制方便、成本低廉等優點廣泛應用于工廠自動化、工業控制、小區監控、水利自動報測等領域、但RS-485總線在抗干擾、自適應、通信效率等方面仍存在缺陷、一些細節的處理不當常會導致通信失敗甚至系統癱瘓等故障、因此提高RS-485總線的運行可*性至關重要、
　　1RS-485接口電路的硬件設計
　　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、
　　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量的目的、節能效果顯著、
　　2)RO及DI端配置上拉電阻、異步通信數據以字節的方式傳送、在每一個字節傳送之前、先要通過一個低電平起始位實現握手、為防止干擾信號誤觸發RO(接收器輸出)產生負跳變、使接收端MCU進入接收狀態、建議RO外接10kΩ上拉電阻、
　　3)保證系統上電時的RS-485芯片處于接收輸入狀態、對于收發控制端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、可用普通電阻和穩壓管代替、
　　5)合理選用芯片、例如、對外置設備為防止強電磁(雷電)沖擊、建議選用TI的75LBC184等防雷擊芯片、對節點數要求較多的可選用SIPEX的SP485R、
　　2RS-485網絡配置
　　1)網絡節點數、網絡節點數與所選RS-485芯片驅動能力和接收器的輸入阻抗有關、如75LBC184標稱最大值為64點、SP485R標稱最大值為400點、實際使用時、因線纜長度、線徑、網絡分布、傳輸速率不同、實際節點數均達不到理論值、例如75LBC184運用在500m分布的RS-485網絡上節點數超過50或速率大于9.6kb/s時、工作可*性明顯下降、通常推薦節點數按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、從通信效率、節點數、通信距離等綜合考慮選用4800b/s最佳、通信距離1km以上時、應考慮通過增加中繼模塊或降低速率的方法提高數據傳輸可*性、
　　2)節點與主干距離、理論上講、RS-485節點與主干之間距離(T頭、也稱引出線)越短越好、T頭小于10m的節點采用T型、連接對網絡匹配并無太大影響、可放心使用、但對于節點間距非常小(小于1m、如LED模塊組合屏)應采用星型連接、若采用T型或串珠型連接就不能正常工作、RS-485是一種半雙工結構通信總線、大多用于一對多點的通信系統、因此主機(PC)應置于一端、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通常應用于一對多點的主從應答式通信系統中、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議及控制方式非常重要、
　　1.總線穩態控制(握手信號)、大多數使用者選擇在數據發送前1ms將收發控制端TC置成高電平、使總線進入穩定的發送狀態后才發送數據;數據發送完畢再延遲1ms后置TC端成低電平、使可*發送完畢后才轉入接收狀態、據筆者使用TC端的延時有4個機器周期已滿足要求;
　　2.為保證數據傳輸質量、對每個字節進行校驗的同時、應盡量減少特征字和校驗字、慣用的數據包格式由引導碼、長度碼、地址碼、命令碼、數據、校驗碼、尾碼組成、每個數據包長度達20~30字節、在RS-485系統中這樣的協議不太簡練、推薦用戶使用MODBUS協議、該協議已廣泛應用于水利、水文、電力等行業設備及系統的國際標準中、
　　4RS-485接口電路的電源、接地
　　對于由MCU結合RS-485微系統組建的測控網絡、應優先采用各微系統獨立供電方案、最好不要采用一臺大電源給微系統并聯供電、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比選用開關電源更合適、當然應注意LM7805的保護：
　　1.LM7805輸入端與地應跨接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9～38V的超寬電壓輸入