中心議題：

• 信號在傳輸過程中的衰減
• 通信線路中的信號反射
• 分布電容對RS-485總線傳輸性能的影響

解決方案：

• 製定簡單可靠的RS-485通訊協議

zhongsuozhouzhi，shujuchuanshushigongyekongzhilingyuyigefeichangzhongyaodehuanjie

，shujuchuanshudewendingchengduzhijieyingxiangdaochanpindekekaoxing。yinciruhetigaoshujuchuanshudekekaoxinghewendingxingbianchengweigongchengshibudebumianduideketi。xiamianyiled生產看板顯示屏項目實施過程中出現的問題為例，闡述一下在使用RS-485作為遠距離數據通訊手段時要注意的事項。

本項目中的LED看板顯示屏是安裝在生產車間用來顯示實際產量和目標產量的看板，6塊規格相同的顯示屏分布在6個車間。相鄰車間之間電纜線長度大概在150~200 m之間。距離之長加上車間裏運行的電機的幹擾，使得LED看板顯示屏通訊不正常，從而頻繁出現亂碼的現象。

經過仔細的分析，多次的試驗
，先後從多方麵著手：硬件電路的改進
、上位機和下位機通訊協議的改進，最終順利地解決了這個問題。下麵將最終解決問題的關鍵點進行詳細的分析和說明。

1、信號在傳輸過程中的衰減

不難理解，信號無論借助何種介質傳輸
，都會在傳輸過程中產生衰減。我們可以把RS-485傳輸電纜看成是由若幹個電阻

、電感和電容聯合組成的等效電路，如圖1所示。

導線的電阻對信號的影響很小
，可以忽略不計。電纜的分布電容C主要是由雙絞線的兩條平行導線產生。信號的損失主要是由於電纜的分布電容和分布電感組成的LC低通濾波器。通訊波特率越高，信號衰減也會越大。常規電纜的衰減係數見表1。

因此，在傳輸數據量不是很大，傳輸速率要求不是很高的情況下，通常我們采用9 600 bps的波特率。
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2、通信線路中的信號反射

除了信號衰減之外，影響信號傳輸的另一個因素是信號反射。阻抗不匹配和阻抗不連續是導致RS-485總線形成信號反射的兩個主要原因。

①阻抗不匹配。阻抗不匹配主要是485芯片與通訊線路之間的阻抗不匹配。之所以引起反射是因為在通訊線路空閑時
，整個通訊線路信號雜亂無章
，一旦此類反射信號觸發了485芯片輸入端的比較器，就會產生錯誤的信號。我們通常的解決方法是將RS-485總線的A、B線加上一定阻值的偏置電阻
，分別拉高和拉低
，這樣就不會出現不可預知的雜亂信號了。

②阻抗不連續。顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)，與(yu)光(guang)從(cong)一(yi)種(zhong)媒(mei)質(zhi)進(jin)入(ru)另(ling)一(yi)種(zhong)媒(mei)質(zhi)時(shi)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)反(fan)射(she)是(shi)相(xiang)似(si)的(de)。信(xin)號(hao)在(zai)傳(chuan)輸(shu)線(xian)末(mo)端(duan)突(tu)然(ran)遇(yu)到(dao)電(dian)纜(lan)阻(zu)抗(kang)很(hen)小(xiao)甚(shen)至(zhi)沒(mei)有(you)，信(xin)號(hao)在(zai)這(zhe)個(ge)地(di)方(fang)就(jiu)會(hui)引(yin)起(qi)反(fan)射(she)。消(xiao)除(chu)這(zhe)種(zhong)反(fan)射(she)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)，是(shi)在(zai)電(dian)纜(lan)的(de)末(mo)端(duan)跨(kua)接(jie)一(yi)個(ge)與(yu)電(dian)纜(lan)的(de)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)同(tong)樣(yang)大(da)小(xiao)的(de)終(zhong)端(duan)電(dian)阻(zu)，使(shi)電(dian)纜(lan)的(de)阻(zu)抗(kang)連(lian)續(xu)。由(you)於(yu)信(xin)號(hao)在(zai)電(dian)纜(lan)上(shang)的(de)傳(chuan)輸(shu)是(shi)雙(shuang)向(xiang)的(de)
，因(yin)此(ci)，在(zai)通(tong)訊(xun)電(dian)纜(lan)的(de)另(ling)一(yi)端(duan)同(tong)樣(yang)要(yao)跨(kua)接(jie)一(yi)個(ge)相(xiang)同(tong)大(da)小(xiao)的(de)終(zhong)端(duan)電(dian)阻(zu)，如(ru)圖(tu)2所示。

通tong過guo這zhe種zhong方fang法fa可ke以yi一yi定ding程cheng度du減jian弱ruo信xin號hao反fan射she的de影ying響xiang。但dan是shi，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong，由you於yu傳chuan輸shu電dian纜lan的de特te性xing阻zu抗kang與yu通tong訊xun波bo特te率lv等deng應ying用yong環huan境jing有you關guan，特te性xing阻zu抗kang不bu可ke能neng與yu終zhong端duan電dian阻zu完wan全quan相xiang等deng
，因yin此ci我wo們men不bu能neng完wan全quan避bi免mian信xin號hao反fan射she的de發fa生sheng。

3、分布電容對RS-485總線傳輸性能的影響

RS-485傳輸電纜通常多為雙絞線
，雙絞線的兩條平行導線之間即會產生電容。同時，電纜和大地之間也同樣存在類似很小的電容。由於RS-485總線上傳輸的信號是由無數的“1”和“0”位所組成的
，所以當遇到0x01等特殊字節時，電平“0”使得分布電容得到充足的時間充電，而當電平“1”突然來到時
，電容集聚的電荷不能在短時間之內放掉，因此導致信號位的變形，從而影響了整個數據傳輸的質量。

所(suo)以(yi)

，一(yi)方(fang)麵(mian)我(wo)們(men)要(yao)盡(jin)量(liang)選(xuan)用(yong)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)較(jiao)小(xiao)即(ji)質(zhi)量(liang)較(jiao)好(hao)的(de)線(xian)纜(lan)作(zuo)為(wei)通(tong)信(xin)線(xian)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)盡(jin)量(liang)降(jiang)低(di)通(tong)訊(xun)的(de)波(bo)特(te)率(lv)，給(gei)電(dian)容(rong)充(chong)足(zu)的(de)時(shi)間(jian)去(qu)放(fang)電(dian)。

4、製定簡單可靠的RS-485通訊協議

當(dang)通(tong)訊(xun)距(ju)離(li)較(jiao)短(duan)，應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)幹(gan)擾(rao)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，我(wo)們(men)有(you)時(shi)隻(zhi)需(xu)要(yao)簡(jian)單(dan)的(de)單(dan)向(xiang)通(tong)訊(xun)就(jiu)能(neng)實(shi)現(xian)項(xiang)目(mu)的(de)所(suo)有(you)功(gong)能(neng)

，但(dan)是(shi)大(da)部(bu)分(fen)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci)理(li)想(xiang)。項(xiang)目(mu)前(qian)期(qi)綜(zong)合(he)布(bu)線(xian)的(de)是(shi)否(fou)專(zhuan)業(ye)（比如信號線與動力線要保持一定的距離）、通訊距離的不可決定性
、通訊線路周圍幹擾程度、通訊線是否采用雙絞屏蔽線等等
，這些因素都給係統的正常通訊帶來極大的影響。於是，製定一套完善的通訊協議就顯得尤為重要了。

具ju體ti方fang法fa是shi將jiang數shu據ju分fen包bao傳chuan輸shu，通tong過guo將jiang每mei包bao數shu據ju加jia上shang幀zhen頭tou和he幀zhen尾wei的de方fang式shi將jiang數shu據ju打da包bao，其qi中zhong幀zhen尾wei留liu一yi個ge字zi節jie作zuo為wei校xiao驗yan字zi節jie。下xia位wei機ji通tong過guo將jiang自zi己ji計ji算suan的de校xiao驗yan字zi節jie與yu上shang位wei機ji傳chuan輸shu過guo來lai的de校xiao驗yan字zi節jie作zuo比bi較jiao，從cong而er給gei上shang位wei機ji發fa出chu指zhi令ling，到dao底di是shi重zhong新xin發fa送song剛gang剛gang那na包bao數shu據ju還hai是shi接jie著zhe下xia發fa下xia一yi包bao數shu據ju，就jiu這zhe樣yang一yi包bao發fa完wan再zai發fa下xia一yi包bao，直zhi至zhi發fa完wan為wei止zhi。通tong過guo這zhe樣yang一yi種zhong校xiao驗yan重zhong發fa機ji製zhi，我wo們men就jiu可ke以yi擯bin棄qi掉diao出chu錯cuo的de概gai率lv，使shi得de通tong訊xun係xi統tong正zheng常chang運yun行xing。

5、結語

在整個項目整改過程中，先後采用了以下手段：由於通訊線和動力電源線之間距離很近，且通訊線無屏蔽層，所以我們對所有通訊線纜進行更換
；上位機和下位機均將通訊波特率設成可調，這樣可以根據調試過程中具體情況選擇合適的值
；將通訊協議作了一些優化；通訊線纜的兩端加上120 Ω的終端電阻。