在MCU之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

一、RS-485接口电路的硬件设计

1、总线匹配

    总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻。位于总线两端的差分端口

VA与VB之间应跨接120C1匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。但匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。另外一种比较省电的匹配方案是RC匹配利用一只电容C隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案，这种方案虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

   2. RO及DI端配置上拉电阻

    异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。为防止干扰信号误触发RO(接收器输出)产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，建议RO外接10kC上拉电阻。

3、保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态

    对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制，不宜采用MCU引脚直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰，剑控教育。

 4、总线隔离

   RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口VA. VB与总线之间应加以隔离。通常在VA. VB与总线之间各串接一只4飞on的PTC电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS_极管，明肖除线路浪涌干扰。如没有PTC电阻和TVS-.极管，可用普通电阻和稳压管代替。

5、合理选用芯片

    例如，对外置设备为防止强电磁(雷电)冲击，建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片，对节点数要求较多的可选用S工PEX的SP485R.

二、RS-485Pq络配置

1.网络节点数

    网络节点数与所选RS-485芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关，如75LBC184标称最大值为64点，SP485R标称最大值为400点。实际使用时，因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同，实际节点数均达不到理论值。例如75LBC184运用在500m}n}布的RS-485网络上节点数超过50或速率大于9. 6kb/s时，工作可靠性明显下降。通常推荐节点数按RS-485芯片最大值的70%选取，剑控教育传输速率在1200-9600b/:之间选取。通信距离lk。以内，从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800b/s最佳。通信距离lk。以上时，应考虑通过增加中继模块或降低速率的方法提高数据传输可靠性。

2、节点与主干距离

    理论上讲，RS-485节点与主干之间距离(T头，也称引出线)越短越好。T头小于10。的节点采用T型，连接对网络匹配并无太大影响，可放心使用，但对于节点间距非常小(小于lm，如LED模块组合屏)应采用星型连接，若采用T型或串珠型连接就不能正常工作。RS-485是一种半双工结构通信总线，大多用于一对多点的通信系统，因此主机(PC)应置于一端，不要置于中间而形成主干的T型分布。

三、提高RS-485通信效率

   RS-485通常应用于一对多点的主从应答式通信系统中，相对于RS-232等全双工总线效率低了许多，因此选用合适的通信协议及控制方式非常重要。

1、总线稳态控制(握手信号)

    大多数使用者选择在数据发送前lms将收发控制端TC置成高电平，使总线进入稳定的发送状态后才发送数据;数据发送完毕再延迟lms后置TC端成低电平，使可靠发送完毕后才转入接收状态。据笔者使用TC端的延时有4个机器周期己满足要求;

2、为保证数据传输质量，对每个字节进行校验的同时，应尽量减少特征字和校验字 剑控教育 惯用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成，每个数据包长度达20-30字节。在RS-485系统中这样的协议不太简练。推荐用户使用MODBUS协议，该协议己广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中。

  四、RS-485接口电路的电源、接地

    对于由MCUf吉合RS-485微系统组建的测控网络，应优先采用各微系统独立供电方案，最好不要采用一台大电源给微系统并联供电，同时电源线(交直流)不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆。RS-485信号线宜选用截面积0. 75mm2以上双绞线而不是平直线。剑控教育对于每个小容量直流电源选用线性电源LM7805比选用开关电源更合适。当然应注意LM7805的保护:

1. LM7805输入端与地应跨接2201000 5 F电解电容;

2. LM7805输入端与输出端反接1N4007-.极管;

3. LM7805输出端与地应跨接4701000 5 F电解电容和104pF独石电容并反接1N4007-.极管:

4.输入电压以8-10V为佳，最大允许范围为6.5-24V。可选用TI的P丁5100替代LM7805,以实现9--38V的超宽电压输入。

    五、光电隔离

    在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于++12V或小于一7V时，接收器就再也无法正常工作了，剑控教育严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

    解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离;通过光S将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为:

1、用光藕、带隔离的DC-DC.RS-485芯片构筑电路;

2、使用二次集成芯片，如PS1480.MAX1480等。

  六、RS-485系统的常见故障及处理方法

   RS-485是一种低成本、易操作的通信系统，但是稳定性弱同时相互牵制性强，通常有一个节点出现故障会导致系统整体或局部的瘫痪，而且又难以判断。故向读者介绍一些维护RS-485的常用方法。

1、若出现系统完全瘫痪，大多因为某节点芯片的VA.VB对电源击穿，使用万用表测VA. VB间差模电压为零，而对地的共模电压大于3V，此时可通过测共模电压大小来排查，共模电压越大说明离故障点越近，反之越远;

2、总线连续几个节点不能正常工作。一般是由其中的一个节点故障导致的。一个节点故障会导致邻近的2-3个节点(一般为后续)无法通信，因此将其逐一与总线脱离，如某节点脱离后总线能恢复正常，说明该节点故障;

3、集中供电的RS-485系统在上电时常常出现部分节点不正常，但每次又不完全一样。这是由于对RS-485的收发控制端TC设计不合理，造成微系统上电时节点收发状态棍乱从而导致总线堵塞。改进的方法是将各微系统加装电源开关然后分别上电;

4.系统基本正常但偶尔会出现通信失败。一般是由于网络施工不合理导致系统可靠性处于临界状态，最好改变走线或增加中继模块。应急方法之一是将出现失败的节点更换成性能更优异的芯片，

5、因MCU故障导致TC端处于长发状态而将总线拉死一片。提醒读者不要忘记对TC端的检查。尽管RS-485规定差模电压大于200mV即能正常工作。但实际测量:一个运行良好的系统其差模电压一般在1. 2V左右(因网络分布、速率的差异有可能使差模电压在0.8-1.5V}E围内