485總線競(jìng)爭(zhēng)問題

1、485總線不可能解決沖突問題的，思路只能是：1）減少?zèng)_突發(fā)生的概率2）發(fā)生沖突時(shí)不造成禍害，這點(diǎn)很重要，也不難實(shí)現(xiàn)例如，在數(shù)串中包含收、發(fā)方的地址、數(shù)串性質(zhì)及校驗(yàn)字。半雙工的RS485只有兩根數(shù)據(jù)線，沒有控制線，你不可能查詢到RS485的讀寫狀態(tài)。你只能以軟件來控制讀、寫操作，根據(jù)波特率來確定485轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的延時(shí)時(shí)間。一定需要在等待最大等待時(shí)間沒有數(shù)據(jù)返回的時(shí)候才能下發(fā)下一條指令。下發(fā)指令的時(shí)候最好清空接收發(fā)送緩沖區(qū)。主要有以下兩方面的問題：1）、共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但應(yīng)該注意的是收發(fā)器只

2、有在共模電壓不超出一定范圍（-7V至+12V）的條件下才能正常工作。當(dāng)共模電壓超出此范圍就會(huì)影響通信的可靠，直至損壞接口。所示當(dāng)發(fā)送器A向接收器B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送器A的輸出共模電壓為VOS，由于兩個(gè)系統(tǒng)具有各自獨(dú)立的接地系統(tǒng)，存在著地電位差VGPD,那么，接收器輸入端的共模電壓就會(huì)達(dá)到VCM=VOS+VGPD。RS-485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定VOS=3V,但VGPD可能會(huì)有很大幅度（十幾伏甚至數(shù)十伏），并可能伴有強(qiáng)干擾信號(hào)，致使接收器共模輸入VCM超出正常范圍，并在信號(hào)線上產(chǎn)生干擾電流，輕則影響正常通信，重則損壞接口。2）、電磁輻射EMI：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如果沒有一個(gè)低阻的

3、返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。對(duì)于RS-485網(wǎng)絡(luò)來講，一條低阻的信號(hào)地還是必不可少的。一條低阻的信號(hào)地將兩個(gè)接口的工作地連接起來，使共模干擾電壓VGPD被短路。當(dāng)共模干擾源內(nèi)阻較低時(shí)，會(huì)在接地線上形成較大的環(huán)路電流，影響正常通信。故采用以下幾種方式：1、如果干擾源內(nèi)阻比較大，可以考慮在接地線上加限流電阻限制干擾電流。接地電阻的增加可能會(huì)使共模電壓升高，但只要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)就不會(huì)影響正常通信（至于在什么范圍內(nèi)比較合適，目前我還沒有找到答案）。2、采用浮地技術(shù)，隔斷接地環(huán)路當(dāng)共模干擾內(nèi)阻很小時(shí)，可以考慮將引入干擾的節(jié)點(diǎn)（例如處于惡劣

4、的工業(yè)環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)儀表）浮置起來（也就是系統(tǒng)的電路地與機(jī)殼或大地隔離），這樣就隔斷了接地環(huán)路不會(huì)形成很大的環(huán)路電流。3、采用隔離接口。至于系統(tǒng)地再經(jīng)過一個(gè)電阻加大地的情況應(yīng)該也是一樣的。RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，+2V_6V表示“0”，-6V-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起

5、來。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因：（1）共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7+12V,只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。（2）EMI問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射

6、電磁波。由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路：（1）通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào),對(duì)于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。（2）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。RS485電纜在一般場(chǎng)合采用普通的雙絞線就可以，在要求比較高的環(huán)境下可以采用帶屏蔽層的同軸電纜。在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢龋@個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所影響。理論上RS485的最

7、長(zhǎng)傳輸距離能達(dá)到1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短，具體能傳輸多遠(yuǎn)視周圍環(huán)境而定。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，最多可以加八個(gè)中繼，也就是說理論上RS485的最大傳輸距離可以達(dá)到9.6公理。如果真需要長(zhǎng)距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質(zhì)，收發(fā)兩端各加一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離是510公里，而采用單模光纖可達(dá)50公里的傳播距離。RS485布網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)

8、的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。（2）應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長(zhǎng)的分支線引出到總線?？傊瑧?yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。在RS485組網(wǎng)過程中另一個(gè)需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上

9、，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國(guó)MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Q。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻,因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100120Q。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適

10、合。另外一種比較省電的匹配方式是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(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號(hào)反射在通信過程中，有兩種信號(hào)因?qū)е滦盘?hào)反射：阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。阻抗不連續(xù)，信號(hào)在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號(hào)在這個(gè)地方就會(huì)引起反射。這種信號(hào)反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的

11、特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號(hào)在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。引起信號(hào)反射的另個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。要減弱反射信號(hào)對(duì)通訊線路的影響，通常采用噪聲抑制和加偏置電阻的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于比較小的反射信號(hào)，為簡(jiǎn)單方便，經(jīng)常采用加偏置電阻的方法。最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實(shí)施已完成，工廠中已經(jīng)鋪設(shè)了延伸到車間每個(gè)辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀，推出了串口服務(wù)器來取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網(wǎng)資源減少線路投資，節(jié)約成

12、本，相當(dāng)于通過tcp/ip把多串口卡放在了現(xiàn)場(chǎng)。在長(zhǎng)線信號(hào)傳輸時(shí),一般為了避免信號(hào)的反射和回波,需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性,與電纜的長(zhǎng)度無關(guān)。RS-485/RS-422一般采用雙絞線（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Q之間，典型值為120Q。在實(shí)際配置時(shí)，在電纜的兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上，即最近端和最遠(yuǎn)端，各接入一個(gè)終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點(diǎn)則不能接入終端電阻，否則將導(dǎo)致通訊出錯(cuò)。485總線上競(jìng)爭(zhēng)問題處理方法很多很多，先要看你的總線結(jié)構(gòu)：一主多從，多主多從，全主全從，無主等。再看你的實(shí)時(shí)性要求，可靠性要求；還要看你的總線介質(zhì)是什么，又要看你的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量和特征（如是否突發(fā)）等。常用的協(xié)議：1,CSMA/CD（竟?fàn)帲┤缫蕴W(wǎng)（無主）2，TOKENBUS令牌（無主）主從（探尋或點(diǎn)叫）（主從）全主全從（本人研制開發(fā)用于STI系列PLC）改進(jìn)型CSMA/CD如CAN總線（硬件實(shí)現(xiàn)）（無主）缺點(diǎn)：優(yōu)先權(quán)碼低的可能很難發(fā)出?！爸袛喾绞健睂儆凇?,全主全從”,“查詢方式”則為“3,主從（探尋或點(diǎn)叫）”,而“2,TOKENBUS令牌”也不失為很好的方案，“1,CSMA/CD（竟?fàn)帲睂?duì)軟件資源開銷較大，初次使用不易做好，“5,改進(jìn)型CSMA/CD如CAN總線（硬件實(shí)現(xiàn)）”則把軟開銷轉(zhuǎn)化為硬開銷,增加成本。若要詳細(xì)了解,應(yīng)找“數(shù)據(jù)通信