怎樣提高485總線的可靠性

1 問題的提出

在應(yīng)用系統(tǒng)中，RS-485半雙工異步通信總線是被各個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線，它往往應(yīng)用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1. RS-485系統(tǒng)示意圖

由于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，往往分散控制單元數(shù)量較多，分布較遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)存在各種干擾，所以通信的可靠性不高，再加上軟硬件設(shè)計(jì)的不完善，使得實(shí)際工程應(yīng)用中如何保障RS-485總線的通信的可靠性成為各研發(fā)機(jī)構(gòu)的一塊心病。

在使用RS-485總線時(shí),如果簡(jiǎn)單地按常規(guī)方式設(shè)計(jì)電路，在實(shí)際工程中可能有以下兩個(gè)問題出現(xiàn)。一是通信數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性問題；二是在多機(jī)通信方式下，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障（如死機(jī)），往往會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來(lái)困難。

針對(duì)上述問題，我們對(duì)485總線的軟硬件采取了具體的改進(jìn)措施

2 硬件電路的設(shè)計(jì)

現(xiàn)以8031單片機(jī)自帶的異步通信口，外接75176芯片轉(zhuǎn)換成485總線為例。其中為了實(shí)現(xiàn)總線與單片機(jī)系統(tǒng)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(jìn)后的485通信口原理圖

充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境，在電路設(shè)計(jì)中注意了以下三個(gè)問題。

2.1 SN75176 485芯片DE控制端的設(shè)計(jì)

由于應(yīng)用系統(tǒng)中，主機(jī)與分機(jī)相隔較遠(yuǎn)，通信線路的總長(zhǎng)度往往超過400米，而分機(jī)系統(tǒng)上電或復(fù)位又常常不在同一個(gè)時(shí)刻完成。如果在此時(shí)某個(gè)75176的DE端電位為“１”，那么它的485總線輸出將會(huì)處于發(fā)送狀態(tài)，也就是占用了通信總線，這樣其它的分機(jī)就無(wú)法與主機(jī)進(jìn)行通信。這種情況尤其表現(xiàn)在某個(gè)分機(jī)出現(xiàn)異常情況下（死機(jī)），會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)通信崩潰。因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)75176的DE端電位為“0”。由于8031在復(fù)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(fù)位期間分機(jī)“咬”總線的問題。