RS-485半双工延时问题

学习485总线时，遇到延时问题，困扰很久。通过学习知道了485半双工收发时必须延时，以保证系统的稳定性、可靠性。好多资料都介绍了485 防静电、抗干扰电路。惟独没提 每一帧收发停止位(或第9位)的延时和 半双工总线收发切换延时 问题。

    我觉得在半双工状态下 485 帧的收发和 总线的收发状态切换延时问题 对485总线长期稳定的工作有很大影响。彻底搞懂这个问题 对了解误码产生、数据丢失、总线的稳定性、可靠性都有重要意义。



以下来源laoguo 21ic的文章 整理后：



1、每一帧收发停止位(或第9位)的延时问题

    在RS－485半双工通讯中，一般以单片机的TI,RI信号作收发切换控制信号，发送时，检测TI是否建立起来，当TI为高电平后关闭发送功能转为接收功能，接收时，检测RI是否建立起来，当RI为高电平后，接收完毕，又可以转为发送。因此，必须控制端RE*,DE的信号的有效脉宽应该大于发送或接收一帧信号的宽度。







    从上面的时序图可知：单片机在串行口发送数据时,只要将8位数据位传送完毕,TI标志即建立,但此时应发送的第九位数据位（若发送地址帧时）和停止位尚未发出。如果在这时关闭发送控制,势必造成发送帧数据不完整。

    接收数据时也同样如此,单片机在接收完8个数据位后就建立起RI信号,但此时还未接收到第九位数据位（若接收地址帧时）和停止位。所以,接收端必须延时大于2位数据位的时间（1位数据位时间=1/波特率）,再作应答,否则会发生总线冲突。

    总之，发送和接收控制信号应该足够宽,以保证完整地接收一帧数据,任意两个单机的发送控制信号在时间上完全分开,避免总线争端。



注：延时T秒的取值

(1) 传送地址帧时,T>2X(1/波特率),可以选取T=2.5X(1/波特率)。

(2) 传送数据帧时,T>1X(1/波特率),可以选取T=1.5X(1/波特率)。



实际的软件流程：





问题：（【5楼】以解决）

    可看到软件流程并没有在 每一帧收发停止位(或第9位)后实现延时，而是在（数据包的）最后一个字节（帧）上延时。这样能保障数据帧的正确（完整性）和稳定性吗？



2、半双工总线收发切换延时问题

为了可靠的工作，在485总线状态切换时需要做适当延时，再进行数据的收发。具体的做法是在数据发送状态下，先将控制端置“1”，延时1ms左右的时间，再发送有效的数据，一包数据发送结束后再延时1ms后，将控制端置“0”。这样的处理会使总线在状态切换时，有一个稳定的工作过程。

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两个自动转换（零延时）电路：



http://www.ouravr.com/bbs/bbs_upload19801/files_9/ourdev_230635.jpg

输出1时，485芯片不工作，总线仍然处于接收状态，靠上拉电阻保证差分电路输出1。





零延时电路图：

http://www.ouravr.com/bbs/bbs_upload19801/files_9/ourdev_230999.jpg



零延时电路波形图：

和上面电路比，输出1时，485芯片也有短时（RC延时）输出。







他们如何保证 “控制端RE*,DE的信号的有效脉宽应该大于发送或接收一帧信号的宽度” 的？ 

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这个已经理解了，这两个电路没有使用 单片机来切换，所以不存在发送最后一个帧需要延时的问题。



但是这个问题依然存在：

为了可靠的工作，在485总线状态切换时需要做适当延时，再进行数据的收发。

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这两个电路在状态切换时都没有按这个要求来延时。



可看到软件流程并没有在 每一帧收发停止位(或第9位)后实现延时，而是在（数据包的）最后一个字节（帧）上延时。这样能保障数据帧的正确（完整性）和稳定性吗？ 

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又查了些资料，第一个问题有了新的思路：（具体理解的是否正确，还需要看波形来验证） 

    对于一个数据包来说，单片机发第一帧(字节)到最后帧之间的数据帧时，单片机都能正确的发出停止位(或第9位)，因为这期间没有使用中断里的TI,RI信号作切换。直到最后一个帧才会用TI,RI信号来切换 485。也就是 最后一个帧（字节）才需要延迟
停止位(或第9位)的时间。 



    从本质上说，在发送/接收 数据包的 最后一个帧（字节）时，需要延时 等待 停止位(或第9位)的完整发送/接收。 也就是应当在 最后一个帧发送/接收后，在软件里写入延时代码 控制485芯片。

Maxim带有自动方向控制的半双工RS-485收发器 

 



    MAX13487E/MAX13488E半双工RS-485收发器。该系列器件带有AutoDirection功能，发送数据时可自动使能驱动器。这一特性省去了驱动使能控制信号。

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今天调了232/485电路，都未延时，开了3小时，每秒发/收一个包（9600bps,8/30字节,不定长），无错误。 

用下面两个图 直接把原来的程序（232下的上、下位机）未做任何修改搞成 485了。 



上位机用的图：

 





下位机用的图：

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半双工总线收发切换延时问题 1ms。有好多帖上说用1ms延时，通讯就稳定了，不用则出现误码。不知究竟为何？ 



总结下： 

    1、总线上不间断（长时间连续）的发送数据会产生累积误差（不同晶振频率的误差）。所以用延时（暂停通信一段时间）来消除波特率的误差，避免数据错误。

    2、485器件在收、发状态转换时，需要转换时间来过渡到稳定状态。