怎樣提高485總線的可靠性

1 問題的提出

在應用系統中，RS-485半雙工異步通信總線是被各個研發機構廣泛使用的數據通信總線，它往往應用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。系統簡圖如圖1所示。

圖1. RS-485系統示意圖

由于實際應用系統中，往往分散控制單元數量較多，分布較遠，現場存在各種干擾，所以通信的可靠性不高，再加上軟硬件設計的不完善，使得實際工程應用中如何保障RS-485總線的通信的可靠性成為各研發機構的一塊心病。

在使用RS-485總線時,如果簡單地按常規方式設計電路，在實際工程中可能有以下兩個問題出現。一是通信數據收發的可靠性問題；二是在多機通信方式下，一個節點的故障（如死機），往往會使得整個系統的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來困難。

針對上述問題，我們對485總線的軟硬件采取了具體的改進措施

2 硬件電路的設計

現以8031單片機自帶的異步通信口，外接75176芯片轉換成485總線為例。其中為了實現總線與單片機系統的隔離，在8031的異步通信口與75176之間采用光耦隔離。電路原理圖如圖2所示。

圖 2 改進后的485通信口原理圖

充分考慮現場的復雜環境，在電路設計中注意了以下三個問題。

2.1 SN75176 485芯片DE控制端的設計

由于應用系統中，主機與分機相隔較遠，通信線路的總長度往往超過400米，而分機系統上電或復位又常常不在同一個時刻完成。如果在此時某個75176的DE端電位為“１”，那么它的485總線輸出將會處于發送狀態，也就是占用了通信總線，這樣其它的分機就無法與主機進行通信。這種情況尤其表現在某個分機出現異常情況下（死機），會使整個系統通信崩潰。因此在電路設計時，應保證系統上電復位時75176的DE端電位為“0”。由于8031在復位期間，I/O口輸出高電平，故圖2電路的接法有效地解決復位期間分機“咬”總線的問題。