485通信少发一个字节_RS-485总线可靠性的几种方法及常见故障处理

最新推荐文章于 2025-03-28 16:56:16 发布

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文章标签： 485通信少发一个字节总线与微命令实验总结

在MCU之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。

但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

一、RS-485接口电路的硬件设计

1、总线匹配

总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻。位于总线两端的差分端口，VA与VB之间应跨接120Ω匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。但匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。

另外一种比较省电的匹配方案是RC匹配利用一只电容C隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折中。
除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案，这种方案虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

2、RO及DI端配置上拉电阻

异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。为防止干扰信号误触发RO(接收器输出)产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，建议RO外接10kΩ上拉电阻。

3、保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态

对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制，不宜采用MCU引脚直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰。

4、总线隔离

RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离。通常在VA、VB与总线之间各串接一只4-10Ω的PTC电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS二极管，以消除线路浪涌干扰。如没有PTC电阻和TVS二极管，可用普通电阻和稳压管代替。

5、合理选用芯片

例如，对外置设备为防止强电磁(雷电)冲击，建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片，对节点数要求较多的可选用SIPEX的SP485R。

二、RS-485Pq络配置

1、网络节点数

网络节点数与所选RS-485芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关，如75LBC184标称最大值为64点，SP485R标称最大值为400点。实际使用时，因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同，实际节点数均达不到理论值。
例如：75LBC184运用在500m分布内的RS-485网络上节点数超过50或速率大于9. 6kb/s时，工作可靠性明显下降。通常推荐节点数按RS-485芯片最大值的70%选取，传输速率在1200-9600b/s之间选取。通信距离lkm以内，从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800b/s最佳。通信距离lkm以上时，应考虑通过增加中继模块或降低速率的方法提高数据传输可靠性。

2、节点与主干距离

理论上讲，RS-485节点与主干之间距离(T头，也称引出线)越短越好。T头小于10m。的节点采用T型，连接对网络匹配并无太大影响，可放心使用，但对于节点间距非常小(小于1m，如LED模块组合屏)应采用星型连接，若采用T型或串珠型连接就不能正常工作。
RS-485是一种半双工结构通信总线，大多用于一对多点的通信系统，因此主机(PC)应置于一端，不要置于中间而形成主干的T型分布。

三、提高RS-485通信效率

RS-485通常应用于一对多点的主从应答式通信系统中，相对于RS-232等全双工总线效率低了许多，因此选用合适的通信协议及控制方式非常重要。

1、总线稳态控制(握手信号)大多数使用者选择在数据发送前1ms将收发控制端TC置成高电平，使总线进入稳定的发送状态后才发送数据；数据发送完毕再延迟1ms后置TC端成低电平，使可靠发送完毕后才转入接收状态。使用TC端的延时有4个机器周期己满足要求。

2、为保证数据传输质量，对每个字节进行校验的同时，应尽量减少特征字和校验字惯用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成，每个数据包长度达20-30字节。在RS-485系统中这样的协议不太简练。推荐用户使用MODBUS协议，该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中。

四、RS-485接口电路的电源、接地

对于由MCU结合RS-485微系统组建的测控网络，应优先采用各微系统独立供电方案，最好不要采用一台大电源给微系统并联供电，同时电源线(交直流)不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆。
RS-485信号线宜选用截面积0. 75平方毫米以上双绞线而不是平直线。对于每个小容量直流电源选用线性电源LM7805比选用开关电源更合适。

当然应注意LM7805的保护：

1、 LM7805输入端与地应跨接220-1000的电解电容;

2、 LM7805输入端与输出端反接1N4007二极管;

3、 LM7805输出端与地应跨接470-1000的电解电容和104pF独石电容并反接1N4007二极管:

4、输入电压以8-10V为佳，最大允许范围为6.5-24V。可选用TI的PT5100替代LM7805，以实现9--38V的超宽电压输入。