LED顯示屏信號傳輸的可靠性分析
發布時間:2011-06-30
中心議題:
- 影響信號傳輸的因素:信號衰減和信號反射
- 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
正在使用中的LEDxianshipingturanjianyinxinhaowentichuxianluanma,ruguoshizaimoucizhongdakaimushishang,nasunshishiwufamibude。yinciruhetigaoxinhaochuanshudekekaoxinghewendingxingbianchengweigongchengshibudebumianduideketi。
信號在傳輸過程中,隨著距離的增大而減弱。所以,傳輸介質的選擇則顯得尤為重要。下麵以RS-485作為遠距離數據傳輸線時要注意的事項。
1、信號的衰減
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。
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。
②zukangbulianxu,gumingsiyi,yuguangcongyizhongmeizhijinrulingyizhongmeizhishisuoyinqidefansheshixiangside。xinhaozaichuanshuxianmoduanturanyudaodianlanzukanghenxiaoshenzhimeiyou,xinhaozaizhegedifangjiuhuiyinqifanshe。xiaochuzhezhongfanshezuichangyongdefangfa,shizaidianlandemoduankuajieyigeyudianlandetexingzukangtongyangdaxiaodezhongduandianzu,shidianlandezukanglianxu。youyuxinhaozaidianlanshangdechuanshushishuangxiangde,yinci,zaitongxundianlandelingyiduantongyangyaokuajieyigexiangtongdaxiaodezhongduandianzu,rutu2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。
suoyi,yifangmianwomenyaojinliangxuanyongfenbudianrongjiaoxiaojizhiliangjiaohaodexianlanzuoweitongxinxian,lingyifangmianjinliangjiangditongxundebotelv,geidianrongchongzudeshijianqufangdian。
4、製定簡單可靠的RS-485通訊協議
dangtongxunjulijiaoduan,yingyonghuanjingganraoxiaodeqingkuangxia,womenyoushizhixuyaojiandandedanxiangtongxunjiunengshixianxiangmudesuoyougongneng,danshidabufenyingyonghuanjingbingfeirucilixiang。xiangmuqianqizonghebuxiandeshifouzhuanye(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。
jutifangfashijiangshujufenbaochuanshu,tongguojiangmeibaoshujujiashangzhentouhezhenweidefangshijiangshujudabao,qizhongzhenweiliuyigezijiezuoweixiaoyanzijie。xiaweijitongguojiangzijijisuandexiaoyanzijieyushangweijichuanshuguolaidexiaoyanzijiezuobijiao,congergeishangweijifachuzhiling,daodishizhongxinfasongganggangnabaoshujuhaishijiezhexiafaxiayibaoshuju,jiuzheyangyibaofawanzaifaxiayibao,zhizhifawanweizhi。tongguozheyangyizhongxiaoyanzhongfajizhi,womenjiukeyibinqidiaochucuodegailv,shidetongxunxitongzhengchangyunxing。
5、結語
在整個項目整改過程中,我們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。
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