RS-485总线在多节点远距离通信系统中的应用

作者：罗定职业技术学院 邓重一

欢迎访问e展厅 展厅 5 网络/安全/存储产品展厅 无线上网卡, 光纤设备, 网络布线产品, 计算机干扰器, 网关, ... 摘要：介绍RS-485接口SN65HVD3082E芯片的结构、性能特点，及以该芯片为主的通信系统的构成，包括它们的硬件电路和软件设计方法；说明了该系统的优点及应用领域。 关键词：通信系统；RS-485接口；芯片；硬件；软件 Application of RS-485 Bus in Many Nodes and Far Distance Communication System DENG Zhongyi (Electronic Engineering Department of Luoding Vocational and Technological College, Luoding 527200, China) Abstract: In this article, the construction、fuction characteris tics of RS-485 interface of SN65HVD3082E chip was introduced. The constitute of communication systems including the chip were also described. The methods of ha rdware circuits and software designs were putted forward, the advantages and apply realms of this systems were explained. Key words: communication systems; RS-485 interface; chip; hardware; software 1 SN65HVD3082E接口芯片介绍 SN65HVD3082E芯片是一款为RS-485数据总线网络而设计的半双工的收发器。它由+5V供电，与TIA/EIA-485A标准完全兼容。通过控制输出转换时序，它能够在长距离双绞线电缆上传输高达200kbps速率的信号。它的供电电流极低，一般小于0.6mA，当处于不活动的关闭模式时，供电电流只有几个nA，所以特别适合于低功耗方面的应用。它具有宽的共模抑制范围和高静电放电保护能力，因此，适用于噪声容限要求很高的场合。SN65HVD3082E与SN75176的工业标准封装相匹配。它的上电复位电路能使输出保持高阻状态直至供电电压稳定，其热关断功能还可以保护芯片不因系统故障而损坏。它的管脚图如图1所示，内部功能图如图2所示。其他特性还有：在一条总线上可以多达256个节点；总线引脚上的防静电保护超过16kV，接收器带故障保护。 2系统的硬件设计 2.1系统总体设计 系统由一台IBM-PC机和多个AT89C52单片机构成，采用主从式结构，以AT89C52芯片为核心的从机既可以独立地完成数据处理和控制任务，又可以将数据传给上位PC机。PC机将这些数据进行处理、显示、打印，同时将各种控制命令传给各个从机，以实现集中管理和最优控制。它们之间的通信由SN65HVD3082E芯片完成。组成框图如图3所示。在接口之间接有匹配电阻，用于吸收总线上的反射信号，保证正常传播信号干净、无毛刺(其取值与总线的特性阻抗相当)。当总线上没有信号传输时，总线处于悬浮状态，容易受干扰信号的影响。在总线上，差分信号的正端和+5V电源间接一个10kΩ的电阻；正端和负端之间也接一个10kΩ的电阻；负端和地之间再接一个10kΩ的电阻，形成一个电阻网络。当总线上没有信号传输时，正端的电平大约为3.2V，负端的电平大约为1.6V，即使有干扰信号，也很难产生串行通信的起始信号0，从而增加了总线抗干扰的能力。 2.2 RS232/RS485的转换部分 选用DAQ485A系列产品DAQ485A-6N作为RS-232/RS-485转换器。其一端为DB9S插头，可直接与PC机的RS-232口相连，而其另一端为四端子接线座，分别为A、B、GND、VCC。可由计算机RS-232口直接供电，亦可在VCC和GND间外接+5V直流电源；DQ485A转换器内部具有自动处理功能，外部电源不影响内部窃电，内部窃电亦不影响外部电源，因此，两者可分而供之，亦可同时供之。DAQ485A-6N系列使用了TI的E系列ESD保护器件，因此，适合于长线室外使用。图4是RS-232/RS-485转换器与RS-485的连线图。 3系统的软件设计 本系统软件设计以Windows98为平台，采用Delphi和C++语言设计，下面仅介绍上下位机通信及界面的主要程序的设计思想和设计方法。通信软件必须符合RS-485协议标准。因此上位机与下位机之间严格实行主从结构形式的通信方式，上位机为主，下位机为从。一切都由主机控制，任一时刻主机只与一台从机传输信息，从机之间不能直接通信，若要通信可通过主机实观。数据通信波特率定为9600波特，每个从机都有唯一的地址号，用来区分各从机。单片机的数据通信由串口完成，定时器T1为波特发生器，数据传送格式为1位起始位，8位数据位，1位停止位，1位可编程位(TB8)。工作方式：定时器T1设置为方式2，串口设置为工作方式3。单片机通过中断方式发送和接收数据。由于RS-485是一种半双工通信方式，发送与接收共用同一物理信道。各任何时刻只允许一台单机处于发送状态。因此，要求应答的单机必须在侦听到总线上呼叫信号已经发送完毕，且没有其他单机发出应答信号的情况下才能应答。主从机的时序有严格的要求，若配合不好会发生总线冲突，使系统的通信瘫痪，无法正常。应采取的措施：(1)复位时，主从机均应处于接收状态。在软件设计时，应使系统上电或正式通信前对串口做几次空操作，清除端口的非法数据和命令；(2)控制端RE和DE信号的有效脉宽应大于发送或接收一帧信号的宽度；(3)总线上所连接的各单机的发送控制信号在时序上应完全隔开，避免总线冲突。主机程序流程图如图5所示，下位机通信框图如图6所示。 4结束语 由于RS485总线传输距离长(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因遭受过电压的冲击。而RS-485收发器工作电压较低(+5V左右)，其本身耐压也非常低(-7V～+12V)，一旦遭受过电压的冲击，就会被击穿损坏。在有强烈的浪涌电能出现时，甚至会使收发器爆裂，线路板烧焦。因此，除采用防护电路、选择优质的防护器件、良好的PCB板设计之外，还采用可靠的接地技术(接地电阻不能超过10Ω)。 由RS-485总线构成的多节点远距离通信系统可用于仓库通信、电视监控、机器人焊接、考勤机、水表集抄、高速公路收费、脉冲功率装置、数据采集、工业控制等诸多系统中。它具有传输距离远、抗干扰能力强、价格低、稳定性好、电路简单等许多优点，应用前景广阔。 参考文献 ［1］薛颂石.智能建筑与综合布线系统［M］.北京：人民邮电出版社，2002. ［2］邱公伟，赵祥元.实时控制与智能仪表多微机系统的通信技术［M］.北京：清华大学出版社，1996.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/3/2005)