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[摘要]对于在智能小区系统中应用广泛的RS485总线，介绍其对等式多机通信原理，同时分析了长信号线振铃效应产生的原因，并针对这种情况引入RS485总线隔离器，经过实际布线表明，采用这种隔离器后信号质量得到了明显的改善。
[关键词]智能小区 RS485总线 振铃效应 AVR单片机
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110040－01
一、引言
在智能化小区和家庭智能化系统中，作为系统用户终端的智能化控制系统，同住户直接相关，是实现小区智能化的核心。而系统内部的通信网络总线，为家庭控制系统提供控制及信息通道。市场的巨大需求推动家庭网络迅速发展，而RS485 总线以其抗共模干扰能力强、通信速率高、传输距离远、构成系统简单及性能价格比良好等诸多优点，在整个市场占据了一席之地，并在智能化小区中得到广泛的应用。
二、基于RS485总线的多机通信原理
在智能化家庭网络中，数字化终端类型和数目不断增多。在许多情况下，整个网络中的任一节点可能在任何时刻提出通信请求，而且这种通信可能是数字化终端（即原来的从节点）向家庭智能中心端设备（即原来的主节点）传递，也可能在数字化终端之间进行，而不仅仅在家庭智能中心端设备与数字终端设备之间进行通信。此时，主从式通信方式则不能满足需求，必须构成对等式的网络结构。
但是，在RS485总线标准中，不允许同一时刻有两个或两个以上的节点在发送信息，否则在数据传送中会发生冲突。因此，在设计系统各节点时必须考虑数据冲突发生时的检测，及避免冲突发生的通信机制，保证数据通信正常可靠地进行。同时，信号在传输线上进行远距离传输时由于长距离导线的自身阻抗因素干扰，会使得RS485总线终端的阻抗不再匹配，从而引起振铃效应，回波信号对原始传输信号产生干扰，降低了信号传输的有效性。
三、信号线电路的振铃效应
信号在传输线上传输时，若遇到阻抗不连续的情况，则将出现反射现象。反射波将按正负反射系数在线上来回传输，形成所谓“振铃”现象。但实际上只要根据传输线的特征阻抗进行终端匹配，就能消除反射。从原理上说，反射波的幅度可以大到入射电压的幅度，极性可以为正，也可以为负。如果振铃幅度足够大的话，就会在其后继器件的输入端上产生非法的电平过渡，并有可能会出现影响逻辑设计的寄生逻辑状态。在某些情况下，振铃的幅度可能会大得足以损坏后继器件的输入端。
四、用单片机构成的信号隔离器改善信号质量的方法
在很多复杂小区系统中，485总线上总线仲裁器查询一次485总线终端大约需要1.5s的时间，这期间，如果由于振铃效应使得总线逻辑电平发生了变化，终端接收机在对传输来的信号进行校验后发现信号出现了误码，于是将包丢弃，并要求主机重新发送。这样就增加了握手时间的开销，更严重的，如果接收机回发信号也发生了误码，则主机也会要求接收机重新发送信息，这使得情况更加恶化，有时甚至会在整个查询时间内都发生误判，从而使得整个系统瘫痪。因此在长距离传输时，需要考虑传输线路上的振铃效应问题。
这里，我们采用了avr单片机组成的485信号隔离器来完成抑制振铃效应的阻抗匹配工作，在实际检测中，使用隔离器后长距离电气信号质量有了比较大的改善。在具体系统中，使用atmel公司的Atmega164作为隔离器的主控，它完成对接受到的信号进行误码校验和转发工作，同时可以利用SM75176芯片及外围电路对传输线重新进行阻抗匹配。
五、软件设计
软件分为两部分：引导bootloader代码，加载用户应用程序。
软件主要功能：
1．实时检测前端系统发送的数据，通过数据校验判断是否有误码，如果有误码则要求前端系统重发，没有错误则直接转发。
2．一旦接受到目标系统发来的应答信息则立即转发，同时通知前端系统让出485总线。
3．如果建立前端系统和目标系统连接后，其余系统又发出连接请求，则将其存入缓存中，待先前系统断开后重新查询2号前端是否还在等待连接，如是，则转发连接信息，否则，丢弃掉先前存入缓存中的请求包。
六、结语
智能小区的远程控制布线可采用多种方式，如以太网，wireless，485总线等。采用485总线成本较低，但进行远距离传输信号时，传输线的阻抗必须考虑，过长的传输线可能使得总线收发机的阻抗失配，从而造成很多意想不到的问题。本文采用单片机控制的485总线隔离器布置在长传输线中，采用阻抗2次匹配的方式解决了这个问题，并且还可以部分解决查询方式时总线竞争的问题，在实际试验中取得了良好的效果。但采用这种信号隔离器，造成了小区控制系统成本的升高，因此在实际应用中还需要结合传输距离和构造成本进行综合的考虑。
参考文献：
[1]Atmel.Atmega162芯片参考手册，2002.
[2]张大波，嵌入式系统原理，设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]孔萌，微机系统程序跑飞的快速诊断及处理方法[M].长春理工大学学报，2006（3）：11-14.
[4]李建忠，单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.
[关键词]智能小区 RS485总线 振铃效应 AVR单片机
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110040－01
一、引言
在智能化小区和家庭智能化系统中，作为系统用户终端的智能化控制系统，同住户直接相关，是实现小区智能化的核心。而系统内部的通信网络总线，为家庭控制系统提供控制及信息通道。市场的巨大需求推动家庭网络迅速发展，而RS485 总线以其抗共模干扰能力强、通信速率高、传输距离远、构成系统简单及性能价格比良好等诸多优点，在整个市场占据了一席之地，并在智能化小区中得到广泛的应用。
二、基于RS485总线的多机通信原理
在智能化家庭网络中，数字化终端类型和数目不断增多。在许多情况下，整个网络中的任一节点可能在任何时刻提出通信请求，而且这种通信可能是数字化终端（即原来的从节点）向家庭智能中心端设备（即原来的主节点）传递，也可能在数字化终端之间进行，而不仅仅在家庭智能中心端设备与数字终端设备之间进行通信。此时，主从式通信方式则不能满足需求，必须构成对等式的网络结构。
但是，在RS485总线标准中，不允许同一时刻有两个或两个以上的节点在发送信息，否则在数据传送中会发生冲突。因此，在设计系统各节点时必须考虑数据冲突发生时的检测，及避免冲突发生的通信机制，保证数据通信正常可靠地进行。同时，信号在传输线上进行远距离传输时由于长距离导线的自身阻抗因素干扰，会使得RS485总线终端的阻抗不再匹配，从而引起振铃效应，回波信号对原始传输信号产生干扰，降低了信号传输的有效性。
三、信号线电路的振铃效应
信号在传输线上传输时，若遇到阻抗不连续的情况，则将出现反射现象。反射波将按正负反射系数在线上来回传输，形成所谓“振铃”现象。但实际上只要根据传输线的特征阻抗进行终端匹配，就能消除反射。从原理上说，反射波的幅度可以大到入射电压的幅度，极性可以为正，也可以为负。如果振铃幅度足够大的话，就会在其后继器件的输入端上产生非法的电平过渡，并有可能会出现影响逻辑设计的寄生逻辑状态。在某些情况下，振铃的幅度可能会大得足以损坏后继器件的输入端。
四、用单片机构成的信号隔离器改善信号质量的方法
在很多复杂小区系统中，485总线上总线仲裁器查询一次485总线终端大约需要1.5s的时间，这期间，如果由于振铃效应使得总线逻辑电平发生了变化，终端接收机在对传输来的信号进行校验后发现信号出现了误码，于是将包丢弃，并要求主机重新发送。这样就增加了握手时间的开销，更严重的，如果接收机回发信号也发生了误码，则主机也会要求接收机重新发送信息，这使得情况更加恶化，有时甚至会在整个查询时间内都发生误判，从而使得整个系统瘫痪。因此在长距离传输时，需要考虑传输线路上的振铃效应问题。
这里，我们采用了avr单片机组成的485信号隔离器来完成抑制振铃效应的阻抗匹配工作，在实际检测中，使用隔离器后长距离电气信号质量有了比较大的改善。在具体系统中，使用atmel公司的Atmega164作为隔离器的主控，它完成对接受到的信号进行误码校验和转发工作，同时可以利用SM75176芯片及外围电路对传输线重新进行阻抗匹配。
五、软件设计
软件分为两部分：引导bootloader代码，加载用户应用程序。
软件主要功能：
1．实时检测前端系统发送的数据，通过数据校验判断是否有误码，如果有误码则要求前端系统重发，没有错误则直接转发。
2．一旦接受到目标系统发来的应答信息则立即转发，同时通知前端系统让出485总线。
3．如果建立前端系统和目标系统连接后，其余系统又发出连接请求，则将其存入缓存中，待先前系统断开后重新查询2号前端是否还在等待连接，如是，则转发连接信息，否则，丢弃掉先前存入缓存中的请求包。
六、结语
智能小区的远程控制布线可采用多种方式，如以太网，wireless，485总线等。采用485总线成本较低，但进行远距离传输信号时，传输线的阻抗必须考虑，过长的传输线可能使得总线收发机的阻抗失配，从而造成很多意想不到的问题。本文采用单片机控制的485总线隔离器布置在长传输线中，采用阻抗2次匹配的方式解决了这个问题，并且还可以部分解决查询方式时总线竞争的问题，在实际试验中取得了良好的效果。但采用这种信号隔离器，造成了小区控制系统成本的升高，因此在实际应用中还需要结合传输距离和构造成本进行综合的考虑。
参考文献：
[1]Atmel.Atmega162芯片参考手册，2002.
[2]张大波，嵌入式系统原理，设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]孔萌，微机系统程序跑飞的快速诊断及处理方法[M].长春理工大学学报，2006（3）：11-14.
[4]李建忠，单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.