1 在電能表中的應(yīng)用
由于歷史的原因，我國在制定DL／T614－1997《電子式多功能電能表》及DL／T645－1997《電子式多能電能表通訊協(xié)議》時(shí)將 RS－485標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口作為電表的通訊接口，并詳細(xì)地定義了物理層、鏈路層、應(yīng)用層，結(jié)束了以前電表廠家規(guī)約各不兼容、互相不能抄的尷尬局面。各電 表廠家遵循相同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電表進(jìn)行讀寫操作，簡化了電表抄表應(yīng)用及維護(hù)的工作量。使得國內(nèi)的智能電表基本上可以做到互聯(lián)互通。但是目前國內(nèi)的485抄表 還存在一些問題，主要是通信成功率低、不能做到即連即通、易損壞等。
2 物理層、鏈路層及數(shù)據(jù)傳輸
2.1 物理層
A）共模輸入電壓：－7V～＋12V。
B）差模輸入電壓：大于0．2V。
C）三態(tài)方式輸出。
D）半雙工通信方式。
E）驅(qū)動(dòng)能力不小于32個(gè)同類接口。
F）總線是無源的，由費(fèi)率裝置或數(shù)據(jù)終端提供電源。
G）邏輯“1”以A、B兩線間的電壓差為＋（2～6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為－（2～6）V表示。
2.2 鏈路層及數(shù)據(jù)傳輸
通訊鏈路的建立與解除由主站發(fā)出的信息幀來控制，幀的組成如表： 由上表可知，幀由起始符、地址域、控制碼、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)域、校驗(yàn)碼及結(jié)束符等7個(gè)域組成，每部分由若干字節(jié)組成。
DL／T645－1997規(guī)定，在發(fā)送幀信息之前，先發(fā)送1～4個(gè)字節(jié)FEH，其目的是預(yù)先拉高控制總線，以喚醒接收方，保障幀信息的順利接收。
DL／T645－1997規(guī)定了主—從結(jié)構(gòu)的半雙工通訊方式。每次通訊都是由主站向從站發(fā)出請(qǐng)求命令幀開始，從站根據(jù)要求作出響應(yīng)。收到命令幀后的響應(yīng)延時(shí)稱作幀間延時(shí)Td：20ms≤Td≤500ms。字節(jié)之間停頓時(shí)間稱作字節(jié)間延時(shí)Tb：Tb≤500ms。
3 RS485在電表通訊中的常見問題及解決方案
3.1 收發(fā)時(shí)序不匹配
現(xiàn)象1：485通訊不成功，用邏輯分析儀查看，發(fā)送的碼字正確，電能表返回碼字也符合規(guī)約。再細(xì)看，主站發(fā)送的碼字的位同電能表應(yīng)答的數(shù)據(jù)幀的之間幾乎沒有停頓。
分析：由于485總線是一個(gè)半雙工的通訊方式，收和發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行，從發(fā)送完成到變?yōu)榻邮諣顟B(tài)，無論是軟件的處理抑或是硬件的切換都需要一定的延時(shí)， 因此DL／T645規(guī)定幀間延時(shí)Td：20ms≤Td≤500ms，主要是給發(fā)送方一個(gè)由發(fā)轉(zhuǎn)為收的時(shí)間，保證接收方返回的數(shù)據(jù)能完整的被接收。而有些電 能表，尤其是一些早期的多功能表對(duì)此考慮不夠，在接收到主站的請(qǐng)求命令幀后，未進(jìn)行幀響應(yīng)延時(shí)，就立刻發(fā)送應(yīng)答幀，而此時(shí)主站還處于發(fā)送狀態(tài)，等主站返回 到接收狀態(tài)時(shí)，電能表前面的碼字已發(fā)送完，主站接收到的應(yīng)答數(shù)據(jù)幀不完整引起通信失敗。
現(xiàn)象2：當(dāng)主站對(duì)某塊表連續(xù)抄幾幀數(shù)據(jù)時(shí)，幀通訊成功，第二幀開始電表不回應(yīng)答幀。
分析：同樣的道理，電表的485由發(fā)轉(zhuǎn)為收也需要延時(shí)，而有的主站軟件編程時(shí)，沒有考慮，接收完一幀數(shù)據(jù)后沒有延時(shí)或延時(shí)不夠就又開始抄下一幀，而此 時(shí)電表還沒有回到接收狀態(tài)，通訊失敗。在這里我們建議通信雙方在編程時(shí)都必須嚴(yán)格遵守DL／T645所規(guī)定的幀間延時(shí)，并留有余量，具體應(yīng)用時(shí)可取一個(gè)中 間值，如100ms。
3.2 判斷幀起始符出錯(cuò)
對(duì)于電能表485總線來講，它是一種數(shù)字異步通信方式。異步通信不象同步通信，其沒有專門的同步信號(hào)進(jìn)行同步，接收方無法準(zhǔn)確判知哪一個(gè)字節(jié)是一幀數(shù) 據(jù)通信的開始，因此DL／T645中規(guī)定68H作為幀起始符（幀同步碼），代表一幀數(shù)據(jù)的開始。有些主站和電能表在軟件編程時(shí)考慮得比較理想，接收數(shù)據(jù)時(shí) 未按照DL／T645中規(guī)定68H來判定數(shù)據(jù)幀的開始，而是呆板的以接收到的個(gè)字符作為幀起始標(biāo)志；如果電表在此幀數(shù)據(jù)之前發(fā)了幾個(gè)FEH，其接收到 的數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)同步錯(cuò)誤。另外，如總線上平時(shí)有干擾信號(hào)存在，導(dǎo)致485芯片不停地收到諸如FCH、DEH這樣雜亂數(shù)據(jù)；當(dāng)總線上有正常信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，由于 干擾信號(hào)比較小的原因，其對(duì)通信并無太大的影響，但對(duì)接收方來講，其接收正確數(shù)據(jù)幀前會(huì)混有若干個(gè)字節(jié)的雜亂數(shù)據(jù)，由于同步處理不當(dāng)，通訊也會(huì)失敗。通常 的做法是每接收一個(gè)字節(jié)都要判是否是68H，若不是則丟掉該字節(jié)，然后繼續(xù)往下判，直到收到68H才啟動(dòng)一幀數(shù)據(jù)的接收。
3.3 幀奇偶校驗(yàn)位／幀結(jié)束符不合理
目前看來，由于這個(gè)原因引起485通信不成功占有很大的比例。我們知道，在485通信時(shí)，對(duì)于接收到的數(shù)據(jù)一般都會(huì)按收、發(fā)雙方事先約定的奇偶校驗(yàn)方 式進(jìn)行數(shù)據(jù)檢錯(cuò)，并將錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀剔除，等待發(fā)送方重發(fā)。這種ARQ的通信方式本身是無可厚非的，但是有的軟件人員在編程時(shí)考慮問題不夠全面，在判斷一幀 結(jié)束處理時(shí)，沒有根據(jù)所收數(shù)據(jù)幀的長度和結(jié)束符“16H”及時(shí)地將數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束，而是依據(jù)多長時(shí)間內(nèi)收不到新的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)來認(rèn)為一幀已收完。這種處 理方法在下面這種情況下就會(huì)導(dǎo)致通信失敗。
，RS485芯片的接收靈敏度為±200mV，即當(dāng)電壓UA—UB≥200mV時(shí)，輸出邏輯“1”；UA—UB≤－200mV時(shí)，輸出邏輯 “0”。當(dāng)－200mV＜UA—UB＜200mV時(shí)，輸出不確定。這樣一來，當(dāng)總線上所有的485芯片均處于接收狀態(tài)時(shí)，總線處于高阻狀態(tài)，此時(shí)A、B間 的壓差為0V，芯片輸出處于不定狀態(tài)，可能輸出“1”，也可能輸出“0”，而且狀態(tài)會(huì)隨著時(shí)間而變化。如果輸出為“0”，在某些時(shí)候則會(huì)導(dǎo)致通信失敗。我 們知道，電能表在發(fā)送完應(yīng)答幀后，一般會(huì)馬上從發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)換到接收狀態(tài)。正常情況應(yīng)該是：主站的485芯片收完個(gè)字節(jié)的停止位后繼續(xù)保持為“1” （波形見圖2），而有的485芯片則可能跳變保持為“0”（波形見圖3），UART（通用異步收發(fā)器）則認(rèn)為又收到一個(gè)字節(jié)00H，且很有可能校驗(yàn)和是錯(cuò) 的，這樣接收軟件可能會(huì)判斷到一個(gè)字節(jié)校驗(yàn)位出錯(cuò)，而將前面接收正確的一幀丟掉，造成通信失敗。
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