-多くのプログラムにおける MCU 間の長距離通信において、シンプルなハードウェア設計、制御の容易さ、低コストなどの利点により、RS485 は工場オートメーション、産業用制御、地域監視、水利保全自動レポートなどの分野で広く使用されています。ただし、RS485 バスの干渉防止、自己適応、通信効率、その他の面での欠陥は依然として存在しており、不適切な取り扱いの詳細の一部は通信障害やシステム麻痺やその他の障害につながることがよくあります。そのため、他のより省電力なマッチング プログラムを改善するには、コンデンサ C を使用した RC マッチング プログラムがあります。-
コンデンサ C を使用して DC 成分を分離すると、ほとんどの電力を節約できますが、容量 C の値が難しい点であり、消費電力とマッチング品質の間で妥協する必要があります。上記の 2 つに加えて、ダイオード マッチング プログラムがあります。このプログラムは真のマッチングを実現するものではありませんが、ダイオードのクランプ効果を利用し、反射信号を急速に弱めて信号品質を向上させ、省エネ効果が顕著です。
(2) RO および DI 端子構成のプルアップ抵抗-
非同期通信データはバイト形式で送信され、各バイトが送信される前に、低レベルの-スタートビットによってハンドシェイクが実現されます。干渉信号が誤って RO (受信機出力) をトリガーして負のジャンプを生成し、受信側の MCU が受信状態になるのを防ぐために、RO を外部 10kΩ プルアップ抵抗に接続することをお勧めします。-
(3) システムの RS485 チップの電源が受信入力状態にあることを確認します。
図 4 に示すように、トランシーバ制御端子 TC については、インバータを介して MCU ピンを制御に使用することをお勧めします。MCU の電源投入時のバスとの干渉を防ぐために、MCU ピンを直接制御に使用することはお勧めできません。
(4) バス絶縁
パラレル 2 線式インターフェース用の RS485 バス-。チップに障害が発生するとバスが「プルデッド」になる可能性があるため、2 線式ポート VA、VB とバスを分離する必要があります。-。通常、VA、VB、および各直列間のバスには 4 ～ 10Ω PTC 抵抗が接続され、同時に 5V TVS ダイオードを介してグランドと接続され、ラインサージ干渉を排除します。 PTC抵抗とTVSダイオードがない場合は、通常の抵抗と電圧レギュレータで置き換えることができます。
(5) 合理的なチップの選択
たとえば、外部機器への強い電磁（落雷）影響を防ぐために、より多くのオプションの SIPEX SP485R に必要なノード数である TI の 75LBC184 落雷チップを使用することをお勧めします。
2.RS485ネットワーク構成
(1) ネットワークノード数
ネットワーク ノードの数と選択した RS485 チップの駆動能力と受信機の入力インピーダンス (75LBC184 公称最大値 64 ポイント、SP485R 公称最大値 400 ポイントなど)。実際に使用する場合、ケーブル長、ワイヤ径、ネットワーク分布、伝送速度が異なるため、実際のノード数は理論値に達しません。たとえば、75LBC184 を 500m 分布の RS485 ネットワークで使用し、ノード数が 50 を超えるか、速度が 9.6kb/s を超える場合、作業の信頼性は大幅に低下します。通常、RS485 チップの最大値は選択の 70%、選択間の伝送速度は 1200 ～ 9600b/s に応じて推奨されるノード数です。通信距離1km以下の場合、通信効率、ノード数、通信距離などを総合的に考慮して4800b/sが最適です。通信距離が1kmを超える場合は、中継モジュールを増やすか速度を下げるなどしてデータ伝送の信頼性を向上させることを検討する必要があります。
(2) ノードとトランクの距離
理論的には、RS485 ノードとトランク (T- ヘッダー、リード-とも呼ばれる) 間の距離は短いほど優れています。T- ヘッダーが T- タイプを使用する 10m 未満のノードでは、接続はネットワーク マッチングに大きな影響を与えません。ノードの使用は保証されますが、 T- タイプまたはビーズ- タイプの接続が正しく機能しない場合、ノード間隔が非常に狭い (LED モジュールの組み合わせスクリーンなど 1m 未満) スター型の接続を使用する必要があります。RS485 は通信バスの半二重構造であり、主に 1 対のマルチ- ポイント通信システムに使用されます。 ホスト (PC) は一方の端に配置する必要があり、中央には配置せず、T- 字型の分布の幹を形成します。
3. RS485通信効率の向上
RS485 は通常、一対のマルチ-ポイント マスター-スレーブ応答通信システムで使用されます。RS232 などの全二重バスと比較すると効率が大幅に低いため、適切な通信プロトコルと制御モードを選択することが非常に重要です。-
(1) バス定常状態制御（ハンドシェイク信号）-
ほとんどのユーザーは、データを送信する前にバスが安定した送信状態になるように、制御端子 TC がハイ レベルに設定されて送受信される 1ms 前にデータを送信することを選択します。 TC 端子が Low レベルになってから 1ms 後にデータを送信し、確実な送信が完了してから受信状態に移行します。著者によれば、要件を満たすために TC 側を使用する場合の遅延は 4 マシン サイクルであるとのことです。
(2) データ伝送の品質を保証するために、ワードとパリティ ワードの特性を最小限に抑えながら各バイトをチェックする必要があります。
通常のパケットフォーマットはブートストラップコード、長さコード、アドレスコード、コマンドコード、データ、チェックコード、テールコードで構成されており、各パケットの長さは20～30バイトに達します。 RS485 システムでは、このようなプロトコルはあまり簡潔ではありません。 MODBUS プロトコルの使用がユーザーに推奨されており、このプロトコルは国際標準で水利保全、水文学、電力、その他の産業機器やシステムで広く使用されています。
4.RS485インターフェース回路の電源、接地
MCU と RS485 マイクロシステムを組み合わせて形成される測定および制御ネットワークでは、マイクロシステム独立電源プログラムの使用を優先する必要があります。並列電源でマイクロシステムに大規模な電源を使用しないことが最善です。同時に、電源ライン (AC および DC) は RS485 信号ラインと同じマルチコア ケーブルを共有できません。-。 RS485 信号線は、平らな直線ではなく、断面積 0.75mm2 以上のツイストペア線を選択するために使用する必要があります。-各小容量 DC 電源では、スイッチング電源の選択よりもリニア電源 LM7805 の選択の方が適切ですが、もちろん LM7805 の保護に注意を払う必要があります。
(1) LM7805 の入力とグランドは 220 ～ 1000μF の電解コンデンサを介して接続する必要があります。
(2) LM7805 入力および出力逆 1N4007 ダイオード。 (2) LM7805 入力および出力逆 1N4007 ダイオード。
(3) LM7805 の出力とグランドは、470 ～ 1000μF の電解コンデンサ、104pF モノリシック コンデンサ、および逆方向 1N4007 ダイオードの両端に接続する必要があります。
(4) 入力電圧は 8 ～ 10 V が好ましく、最大許容範囲は 6.5 ～ 24 V です。 TI の PT5100 を LM7805 の代わりに使用すると、9 ～ 38 V の超広範な電圧入力を実現できます。-
5. 光絶縁
産業用制御の一部の領域では、シーンの複雑さにより、ノード間に高いコモンモード電圧が発生します。 RS485 インターフェースは差動伝送方式であり、コモンモード干渉に対してある程度の耐性がありますが、コモンモード電圧が RS485 レシーバの受信電圧の制限を超えると、つまり、+12V を超えるか、-7V 未満になると、レシーバは正常に動作できなくなり、深刻な場合にはチップが焼損してしまうこともあります。 計器類。
このような問題の解決策は、システム電源と RS485 トランシーバ電源を DC-DC を通じて絶縁することです。フォトカプラを介して信号を絶縁し、コモンモード電圧の影響を完全に排除します。このプログラムを実現する方法は次のように分けられます。
(1) フォトカプラ、絶縁付き DC-DC、RS485 チップを使用して回路を構築します。
(2) PS1480、MAX1480 などの二次統合チップを使用する。
6.RS485システムのよくある故障と処理方法
RS485 は低コストで、-操作が簡単な通信システムです。-、安定性が低いと同時に連動性も高く、通常、ノード障害が発生するとシステム全体または局所的な麻痺につながるため、判断が困難です。したがって、読者は RS485 を保守する一般的な方法をいくつか紹介します。
(1) システムが完全に麻痺しており、主にノード チップの VA、VB の電源故障が原因で、マルチメータを使用して VA、VB 間の差動モード電圧がゼロで、対グランド間のコモンモード電圧が 3V より大きい場合、この時点でコモンモード電圧の大きさを測定してトラブルシューティングを行うことができます。- コモンモード電圧は、障害点が近いほど、障害点が遠いことを示し、その逆も同様です。
(2) バス複数の連続したノードが正しく動作できません。通常、いずれかのノードの障害が原因で発生します。ノード障害が発生すると、隣接する 2 ～ 3 ノード (通常は後続のノード) が通信できなくなるため、バスから 1 つずつ切り離されます。バスから切り離されたノードは正常に戻り、ノード障害が発生したことを示します。
(3) 集中電源 RS485 システムの電源投入時、ノードの一部が正常ではないことがよくありますが、毎回まったく同じではありません。これは、RS485 トランシーバー制御端子 TC の設計が合理的ではないためで、その結果、マイクロシステムの電源投入ノードのトランシーバー状態が混乱し、バスの遮断につながります。-改善方法は、マイクロシステムの電源スイッチを追加し、個別に電源を入れることです。
(4) システムは基本的には正常ですが、まれに通信障害が発生します。一般に、ネットワーク構築が合理的ではないため、システムの信頼性が危機的な状態に陥り、配置を変更するか、リレー モジュールを増やすことが最善です。緊急時の対応方法の 1 つは、障害が発生したノードをよりパフォーマンスの高いチップに交換することです。
(5) TC 側のロングヘア状態による MCU 故障により、バスが断線します。 RS485 は適切に動作できる 200mV を超える差動モード電圧を提供しますが、TC 側をチェックすることを忘れないよう読者に注意してください。しかし、実際の測定値: -正常に動作しているシステムの差動モード電圧は通常約 1.2V です (ネットワークの分布により、レートの違いにより差動モード電圧が 0.8 ～ 1.5V の範囲になる場合があります)。