RS-485接口在多功能電能表中的應用

　　隨著電能表向多功能、網絡化方向發展，RS-485接口已經成為電子式多功能電能表必備的通信接口。其主要應用有兩點；1、適應不斷增強的功能要求，通過編程軟件對電能表進行功能設置；2、與遠方監控終端配合，實現遠程抄表及負荷的在線監控。本文就RS-485接口在多功能電能表中的應用作了初步探討。

　　RS-485接口是一種串行通信總線接口，采用平衡差分的傳輸技術，即每路信號使用一對以地為參考的正負信號線，利用信號線之間的電平差值表示邏輯“1”或“0”，因此對共模信號有較強的抑制能力。相對于基于單端對地的非對稱電路（一根信號線與一根地線）的RS-232接口，其傳輸速率及距離有了明顯的提高。在實際應用中，只需要一對雙絞線即可實現設備之間的通信，所以它在工業領域使用非常廣泛。

　　RS-485接口實際上為使用單一+5V電源的小功率收發器，內含一個發送驅動器D及一個接收器R，其中比較典型的如美信公司的MAX系列芯片。圖1是某多功能電能表中RS-485通信回路的應用連接圖。

　　485接口采用MAX1487，該芯片有8個引腳，其中6為接收器的同相輸入端與驅動器的同相輸出端，7的作用相反，這兩個引腳引出與其它的接口通過傳輸線連接（有時也稱為A、B端），兩者之間的并接電阻為阻抗匹配電阻。RO為接收器的輸出端，當A比B大于200mv時，RO為高電平，A比B小于-200mv時，RO為低電平；RE為接收器的輸出使能端，低電平有效；DI為驅動器的輸入端，DE為驅動器的輸出使能端，高電平有效。圖中，RE與DE并接在一起，而兩者的有效工作電平相反，所以此時RS485工作于半雙工方式。單片機采用ATMEGA161，其引腳PB0為定時器/計數器0的外部輸入端，接MAX1487 的RE及DE；PB2（串行口輸入端RXD）接RO；PB3（串行口輸出端TXD）接DI。單片機信號與485接口信號之間使用光電隔離，是為了避免接口傳輸線的故障影響電能計量的內部電路。

　　T0發出的時鐘信號經光電隔離，控制RTS。當RTS為高電平時，MAX1487作發送器，單片機輸出信號TXD經光電隔離，產生信號DO輸入MAX1487的DI端，即A、B輸出信號受TXD控制，單片機按照通信規約將信號發送到接收方；而RTS為低電平時，MAX1487作接收器，DO的信號不影響傳輸線，外部信號通過MAX1487的RO端，經光電隔離，進入單片機的RXD端，完成數據的接收。

　　RS-485采用串行異步通信，沒有準確的時鐘同步信號來實現發送與接收之間的同步，而是由軟件通過對信號標識的辨別來進行，因此通信時數據的準確定位是相當重要的，即要求準確地判斷數據的起始、終止，傳輸的方向，及有效的數據項，如果是要求電能表執行特定的操作，如讀取電度底碼，還需有特定的功能標志等等。所以有必要對電能表的通信方式及傳輸的數據格式做出統一的規定，以避免不同類型的電能表通信規約不兼容，相互之間不能通信的局面。《DL/T645 多功能電能表通信規約》就是這種背景下的產物。

　　DL/T645為基于主從結構的半雙工通信方式。在電能計量系統中，手持單元或數據終端為主站，費率裝置（主要指多功能電能表）為從站。無論實行單點或多點通信，從站都有獨立的唯一地址編碼，通信鏈路的建立與解除由主站發出的信息幀來控制。且總線是無源的，電源通常由從站提供。

2.1 信息幀結構

　　幀是信息傳送的基本單位，RS-485的每個信息幀由起始符、從站地址域、控制碼、數據長度域、信息縱向校驗碼、結束符7部分組成，每部分又包括若干字節。具體格式見表1。