摘要 根據在研制節能燈壽命檢測系統中，實際檢測環境傳輸數據量大，實時性強的特點，對物理總線的拓撲結構和通信協議提出要求。采用零延時RS一485接口電路，邏輯上采用主從式網絡結構，物理結構上采用星型網絡拓撲結構；設計出一種支持主從式網絡結構的485HUB，經過通信協議的幀校驗和幀超時的設計，進一步提高軟件抗干擾的能力。測試結果表明，系統穩定可靠，抗干擾能力強。
關鍵詞 零延時 RS一485 節能燈壽命檢測

1 概述
RS一485接口是一種基于平衡發送和差分接收的串行總線，具有很強的抗共模干擾能力，在適當的波特率下傳輸距離遠；同時易于進行網絡擴展，被廣泛的應用在很多工業現場。

節能燈壽命檢測環境中，主要干擾來自開關和壽命檢測的強電干擾、開關產生的電磁干擾、空氣循環設備的干擾等等；同時由于壽命檢測環境溫度高，強電系統復雜，也給系統的運行提出更高的要求。壽命檢測系統要求實時報告每一盞節能燈的運行狀態、環境溫度、電壓等，并在壽終計算出節能燈壽命、光通等參數。可見系統的傳輸數據量大，實時性強，因此物理總線的拓撲結構和通信協議尤為關鍵。

2 接口設計
良好的接口設計，應該在硬件上保證系統有良好的抗干擾性、穩定性和易擴展性。本系統選用了性價比很高的半雙工接口芯片SN65HVD3082。它具有以下特點[1]：
①滿足或超出TIA/EIA-485A標準的要求；
②低靜態電流消耗——有效模式為小于0.3 mA，關閉模式為l nA；
③優化的驅動器輸出信號，傳輸率達200kbps時保持低EMI；
④1/8單元負載——1條總線上多達256個節點；
⑤總線引腳ESD保護超過16 kv；
⑥工業標準SN75176覆蓋范圍；
⑦失效保護功能。
基于SN65HVD3082的RS-485接口電路，通常有三種方案。

(1)直接控制收發的RS-485接口電路
此方法使用控制器切換發送使能和接收使能端，控制接口電路數據的發送和接收。由于采用直接收發，因此需要發送和接收時的轉換，只能加入額外的控制器來控制發送和接收的轉換；同時，需要用控制器存儲轉發所有的傳輸數據，這樣，每傳輸1幀數據，至少損失1個單位的接收時間(儲存轉發1幀數據的時間)。此方案不利于數據量大的實時通信，而且在發送和接收的切換過程中，在VA和VB(VA和VB分別是Rs一485總線的A、B端的電壓)有階躍電壓的產生。這個階躍電壓對接收器的接收有干擾產生。

(2)自動收發轉換的RS-485接口電路
圖l所示的虛線框中為接口電路，通過對真值表進行分析，其發送和接收過程為：
當發送端DI=O時，DE/RE=1發送O電平，接收端RO=O；當發送端DI=1時，DE/RE=0，VA=VB=2.5V，接收端由于上拉電阻的作用RO=1。

在此接口電路的TXo端加入1kHz的TTL方波對電路進行測試。未加入120Ω端電阻時，接口芯片的485-A和485-B腳都有約50μs的電壓變化過程，如圖2所示。接收端Ro波形的上升沿有明顯的延遲約30～40μs(和數據發送端DI比較)，造成很大的傳輸誤差；加入120Ω端電阻時，延遲明顯縮小，約3μs。

此電路在發送高電平時，發送器處于高阻狀態，總線上所有接口處于接收狀態，總線是空閑的，允許其他接口發送數據，因此容易引入總線沖突。特別是連續發送商電平比特時，發送器處于高阻狀態的時間越長，引入總線沖突的幾率就越大。

(3)零延時的RS-485接口電路
零延時RS-4185接口電路主要采用74HCl4和電路中的電阻、電容等元件構成一個延時很短的電路，其主要作用是：
①發送器在發送高電平的時候，在短延時內不再是處于高阻狀態，仍有驅動電流存在，這樣在一定程度上可以增加接口的抗干擾能力。
②從真值表可以看出．對于接收器，當VID=VA-VR≥一O.01 V時，RO=1；在發送端，當DE/RE=0，發送驅動器的VA和VB都是高阻態，此時VA=VB=2.5V，因此，這時對于接收端RO=1；而在短延時的時間內，由千DI=1且DE/RE=1．所以RO=1．可見在短延時和DE/RE=0的時間內接收端RO=l，這樣就完成了對高電平的發送和接收，而且在接收端的上升沿不會有延遲，即零延時，如圖3所示。

把圖l中自動收發轉換的RS-485接口電路換成零延時的RS-485接口電路，如圖4所示。同樣在TX0端加入1 kHz的方波對電路進行測試，結果是接收端RO的上升沿不會有延遲。這和是否接入120Ω的端電阻沒有關系，證實了以上的分析。

圖2、3中虛線箭頭指向處的電壓為2.5 V。

圖4中，根據系統所確定的傳輸速度來選擇R3和C0參數，以達到零延時。傳輸速度越高，延時越小。這里選擇R3=22 kΩ，C0=1000 pF。

摘要 根據在研制節能燈壽命檢測系統中，實際檢測環境傳輸數據量大，實時性強的特點，對物理總線的拓撲結構和通信協議提出要求。采用零延時RS一485接口電路，邏輯上采用主從式網絡結構，物理結構上采用星型網絡拓撲結構；設計出一種支持主從式網絡結構的485HUB，經過通信協議的幀校驗和幀超時的設計，進一步提高軟件抗干擾的能力。測試結果表明，系統穩定可靠，抗干擾能力強。
關鍵詞 零延時 RS一485 節能燈壽命檢測

1 概述
RS一485接口是一種基于平衡發送和差分接收的串行總線，具有很強的抗共模干擾能力，在適當的波特率下傳輸距離遠；同時易于進行網絡擴展，被廣泛的應用在很多工業現場。

節能燈壽命檢測環境中，主要干擾來自開關和壽命檢測的強電干擾、開關產生的電磁干擾、空氣循環設備的干擾等等；同時由于壽命檢測環境溫度高，強電系統復雜，也給系統的運行提出更高的要求。壽命檢測系統要求實時報告每一盞節能燈的運行狀態、環境溫度、電壓等，并在壽終計算出節能燈壽命、光通等參數。可見系統的傳輸數據量大，實時性強，因此物理總線的拓撲結構和通信協議尤為關鍵。

2 接口設計
良好的接口設計，應該在硬件上保證系統有良好的抗干擾性、穩定性和易擴展性。本系統選用了性價比很高的半雙工接口芯片SN65HVD3082。它具有以下特點[1]：
①滿足或超出TIA/EIA-485A標準的要求；
②低靜態電流消耗——有效模式為小于0.3 mA，關閉模式為l nA；
③優化的驅動器輸出信號，傳輸率達200kbps時保持低EMI；
④1/8單元負載——1條總線上多達256個節點；
⑤總線引腳ESD保護超過16 kv；
⑥工業標準SN75176覆蓋范圍；
⑦失效保護功能。
基于SN65HVD3082的RS-485接口電路，通常有三種方案。

(1)直接控制收發的RS-485接口電路
此方法使用控制器切換發送使能和接收使能端，控制接口電路數據的發送和接收。由于采用直接收發，因此需要發送和接收時的轉換，只能加入額外的控制器來控制發送和接收的轉換；同時，需要用控制器存儲轉發所有的傳輸數據，這樣，每傳輸1幀數據，至少損失1個單位的接收時間(儲存轉發1幀數據的時間)。此方案不利于數據量大的實時通信，而且在發送和接收的切換過程中，在VA和VB(VA和VB分別是Rs一485總線的A、B端的電壓)有階躍電壓的產生。這個階躍電壓對接收器的接收有干擾產生。

(2)自動收發轉換的RS-485接口電路
圖l所示的虛線框中為接口電路，通過對真值表進行分析，其發送和接收過程為：
當發送端DI=O時，DE/RE=1發送O電平，接收端RO=O；當發送端DI=1時，DE/RE=0，VA=VB=2.5V，接收端由于上拉電阻的作用RO=1。

在此接口電路的TXo端加入1kHz的TTL方波對電路進行測試。未加入120Ω端電阻時，接口芯片的485-A和485-B腳都有約50μs的電壓變化過程，如圖2所示。接收端Ro波形的上升沿有明顯的延遲約30～40μs(和數據發送端DI比較)，造成很大的傳輸誤差；加入120Ω端電阻時，延遲明顯縮小，約3μs。

此電路在發送高電平時，發送器處于高阻狀態，總線上所有接口處于接收狀態，總線是空閑的，允許其他接口發送數據，因此容易引入總線沖突。特別是連續發送商電平比特時，發送器處于高阻狀態的時間越長，引入總線沖突的幾率就越大。

(3)零延時的RS-485接口電路
零延時RS-4185接口電路主要采用74HCl4和電路中的電阻、電容等元件構成一個延時很短的電路，其主要作用是：
①發送器在發送高電平的時候，在短延時內不再是處于高阻狀態，仍有驅動電流存在，這樣在一定程度上可以增加接口的抗干擾能力。
②從真值表可以看出．對于接收器，當VID=VA-VR≥一O.01 V時，RO=1；在發送端，當DE/RE=0，發送驅動器的VA和VB都是高阻態，此時VA=VB=2.5V，因此，這時對于接收端RO=1；而在短延時的時間內，由千DI=1且DE/RE=1．所以RO=1．可見在短延時和DE/RE=0的時間內接收端RO=l，這樣就完成了對高電平的發送和接收，而且在接收端的上升沿不會有延遲，即零延時，如圖3所示。

把圖l中自動收發轉換的RS-485接口電路換成零延時的RS-485接口電路，如圖4所示。同樣在TX0端加入1 kHz的方波對電路進行測試，結果是接收端RO的上升沿不會有延遲。這和是否接入120Ω的端電阻沒有關系，證實了以上的分析。

圖2、3中虛線箭頭指向處的電壓為2.5 V。

圖4中，根據系統所確定的傳輸速度來選擇R3和C0參數，以達到零延時。傳輸速度越高，延時越小。這里選擇R3=22 kΩ，C0=1000 pF。