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分布電容對RS-485總線傳輸性能的影響

閱讀：6266發(fā)布時(shí)間：2013-10-14

　　led顯示屏現(xiàn)在發(fā)展的不錯但是以后一個(gè)問題始終困擾著它，就是LED顯示屏遠(yuǎn)距離通訊遇到的問題。數(shù)據(jù)傳輸是工業(yè)控制領(lǐng)域一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定程度直接影響到產(chǎn)品的可靠性。在使用的時(shí)候遠(yuǎn)距離信號的傳輸是不得不考慮的問題，這個(gè)問題如果解決了led顯示屏又會有一個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。想要解決這個(gè)問題必須解決信號在傳輸過程中的衰減問題。
　　
　　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(zhì)傳輸，都會在傳輸過程中產(chǎn)生衰減。我們可以把RS-485傳輸電纜看成是由若干個(gè)電阻、電感和電容聯(lián)合組成的等效電路。
　　
　　導(dǎo)線的電阻對信號的影響很小，可以忽略不計(jì)。電纜的分布電容C主要是由雙絞線的兩條平行導(dǎo)線產(chǎn)生。信號的損失主要是由于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(guī)電纜的衰減系數(shù)。
　　
　　因此，在傳輸數(shù)據(jù)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9600bps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?shù)牧硪粋€(gè)因素是信號反射。阻抗不匹配和阻抗不連續(xù)是導(dǎo)致RS-485總線形成信號反射的兩個(gè)主要原因。
　　
　　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?yàn)樵谕ㄓ嵕€路空閑時(shí)，整個(gè)通訊線路信號雜亂無章，一旦此類反射信號觸發(fā)了485芯片輸入端的比較器，就會產(chǎn)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(xiàn)不可預(yù)知的雜亂信號了。
　　
　　阻抗不連續(xù)，顧名思義，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)所引起的反射是相似的。信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個(gè)地方就會引起反射。消除這種反射zui常用的方法，是在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端同樣要跨接一個(gè)相同大小的終端電阻，如圖2所示。
　　
　　通過這種方法可以一定程度減弱信號反射的影響。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，由于傳輸電纜的特性阻抗與通訊波特率等應(yīng)用環(huán)境有關(guān)，特性阻抗不可能與終端電阻*相等，因此我們不能*避免信號反射的發(fā)生。
　　
　　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(dǎo)線之間即會產(chǎn)生電容。同時(shí)，電纜和大地之間也同樣存在類似很小的電容。由于RS-485總線上傳輸?shù)男盘柺怯蔁o數(shù)的“1”和“0”位所組成的，所以當(dāng)遇到0x01等特殊字節(jié)時(shí)，電平“0”使得分布電容得到充足的時(shí)間充電，而當(dāng)電平“1”突然來到時(shí)，電容集聚的電荷不能在短時(shí)間之內(nèi)放掉，因此導(dǎo)致信號位的變形，從而影響了整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。
　　
　　所以，一方面我們要盡量選用分布電容較小即質(zhì)量較好的線纜作為通信線，另一方面盡量降低通訊的波特率，給電容充足的時(shí)間去放電。
　　
　　4、制定簡單可靠的RS-485通訊協(xié)議
　　
　　當(dāng)通訊距離較短，應(yīng)用環(huán)境干擾小的情況下，我們有時(shí)只需要簡單的單向通訊就能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的所有功能，但是大部分應(yīng)用環(huán)境并非如此理想。項(xiàng)目前期綜合布線的是否專業(yè)（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、通訊線路周圍干擾程度、通訊線是否采用雙絞屏蔽線等等，這些因素都給系統(tǒng)的正常通訊帶來極大的影響。于是，制定一套完善的通訊協(xié)議就顯得尤為重要了。
　　
　　具體方法是將數(shù)據(jù)分包傳輸，通過將每包數(shù)據(jù)加上幀頭和幀尾的方式將數(shù)據(jù)打包，其中幀尾留一個(gè)字節(jié)作為校驗(yàn)字節(jié)。下位機(jī)通過將自己計(jì)算的校驗(yàn)字節(jié)與上位機(jī)傳輸過來的校驗(yàn)字節(jié)作比較，從而給上位機(jī)發(fā)出指令，到底是重新發(fā)送剛剛那包數(shù)據(jù)還是接著下發(fā)下一包數(shù)據(jù)，就這樣一包發(fā)完再發(fā)下一包，直至發(fā)完為止。通過這樣一種校驗(yàn)重發(fā)機(jī)制，我們就可以擯棄掉出錯的概率，使得通訊系統(tǒng)正常運(yùn)行。
　　
　　這個(gè)問題是現(xiàn)在信息傳輸中的一個(gè)問題所在，隨著信息技術(shù)的不斷的發(fā)展這樣的問題會慢慢的解決，距離會越來越長，影響也會越來越小。到那個(gè)時(shí)候led顯示屏所有的問題都解決的差不多了，也就是led顯示屏的期。
　　
　　我們公司研發(fā)成功一種顯示屏革命性技術(shù)（*），能極大提升畫面質(zhì)感并能給客戶極大降低綜合使用成本（*畫面效果、節(jié)能50%以上、壽命延長一倍，免維護(hù)）。刷新頻率3840HZ，更穩(wěn)定，更流暢，畫面不閃爍，鏡頭下無掃面線，清晰醒目，對比度高；完整的16bit灰度等級，更細(xì)膩，更生動，高速運(yùn)動畫面無拖尾現(xiàn)象，圖像細(xì)膩，色彩飽滿，立體感強(qiáng)；分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：*，十年不大修；比傳統(tǒng)屏節(jié)能50%。

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