RS-485接口在多功能电能表中的应用

　　随着电能表向多功能、网络化方向发展，RS-485接口已经成为电子式多功能电能表必备的通信接口。其主要应用有两点；1、适应不断增强的功能要求，通过编程软件对电能表进行功能设置；2、与远方监控终端配合，实现远程抄表及负荷的在线监控。本文就RS-485接口在多功能电能表中的应用作了初步探讨。

　　RS-485接口是一种串行通信总线接口，采用平衡差分的传输技术，即每路信号使用一对以地为参考的正负信号线，利用信号线之间的电平差值表示逻辑“1”或“0”，因此对共模信号有较强的抑制能力。相对于基于单端对地的非对称电路（一根信号线与一根地线）的RS-232接口，其传输速率及距离有了明显的提高。在实际应用中，只需要一对双绞线即可实现设备之间的通信，所以它在工业领域使用非常广泛。

　　RS-485接口实际上为使用单一+5V电源的小功率收发器，内含一个发送驱动器D及一个接收器R，其中比较典型的如美信公司的MAX系列芯片。图1是某多功能电能表中RS-485通信回路的应用连接图。

　　485接口采用MAX1487，该芯片有8个引脚，其中6为接收器的同相输入端与驱动器的同相输出端，7的作用相反，这两个引脚引出与其它的接口通过传输线连接（有时也称为A、B端），两者之间的并接电阻为阻抗匹配电阻。RO为接收器的输出端，当A比B大于200mv时，RO为高电平，A比B小于-200mv时，RO为低电平；RE为接收器的输出使能端，低电平有效；DI为驱动器的输入端，DE为驱动器的输出使能端，高电平有效。图中，RE与DE并接在一起，而两者的有效工作电平相反，所以此时RS485工作于半双工方式。单片机采用ATMEGA161，其引脚PB0为定时器/计数器0的外部输入端，接MAX1487 的RE及DE；PB2（串行口输入端RXD）接RO；PB3（串行口输出端TXD）接DI。单片机信号与485接口信号之间使用光电隔离，是为了避免接口传输线的故障影响电能计量的内部电路。

　　T0发出的时钟信号经光电隔离，控制RTS。当RTS为高电平时，MAX1487作发送器，单片机输出信号TXD经光电隔离，产生信号DO输入MAX1487的DI端，即A、B输出信号受TXD控制，单片机按照通信规约将信号发送到接收方；而RTS为低电平时，MAX1487作接收器，DO的信号不影响传输线，外部信号通过MAX1487的RO端，经光电隔离，进入单片机的RXD端，完成数据的接收。

　　RS-485采用串行异步通信，没有准确的时钟同步信号来实现发送与接收之间的同步，而是由软件通过对信号标识的辨别来进行，因此通信时数据的准确定位是相当重要的，即要求准确地判断数据的起始、终止，传输的方向，及有效的数据项，如果是要求电能表执行特定的操作，如读取电度底码，还需有特定的功能标志等等。所以有必要对电能表的通信方式及传输的数据格式做出统一的规定，以避免不同类型的电能表通信规约不兼容，相互之间不能通信的局面。《DL/T645 多功能电能表通信规约》就是这种背景下的产物。

　　DL/T645为基于主从结构的半双工通信方式。在电能计量系统中，手持单元或数据终端为主站，费率装置（主要指多功能电能表）为从站。无论实行单点或多点通信，从站都有独立的唯一地址编码，通信链路的建立与解除由主站发出的信息帧来控制。且总线是无源的，电源通常由从站提供。

2.1 信息帧结构

　　帧是信息传送的基本单位，RS-485的每个信息帧由起始符、从站地址域、控制码、数据长度域、信息纵向校验码、结束符7部分组成，每部分又包括若干字节。具体格式见表1。