一种车载设备串口通信故障分析处理

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1、一种车载设备串口通信故障分析处理本文描述了一例工程中车载设备间EIA-422-A标准的串口通信故障，结合车载设备电磁兼容特性，串口通信常用的屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线的电磁性能分析，分析问题产生的原因，并针对通信标准的要求，对故障设备进行技术处理。1.引言在工程实际中，电磁兼容是比较常见且难于处理的，虽然设计过程中充分考虑了电磁兼容的要求，但由于工作流程、进度、施工实际情况等可控环节的差异，往往不能完全达到系统必须的使用要求，出现故障后分析、处理往往需要耗费更多的时间和精力。本文即是通过对现场实际应用的电磁兼容问题的分析处理。2.问题概述出现故障的设备安装在通信车的车载设

2、备之间，子系统由上、下位机、扩展设备、连接电缆组成。上位机为人机界面，XP系统，选用USB串口转换设备扩展接口，采用无屏蔽DB9接口;下位机为执行单元，DOS系统，硬件采用Max488芯片;通信方式采用标准的EIA-422-A接口，上、下位机间通过5m长的通信电缆连接。系统使用十个月后出现故障。集中表现为上、下位机初始握手连续失败，系统无法正确传输命令控制字。3.故障排查将设备端电缆拆下，在通电、无数据流传输的情况下，测试连接T-，T+两点，T-与GND两点，发现非正常300mv左右的交流电压值，T+与GND间无异常电压。去除串口转换设备上包括电源、USB、其他串口设备

3、后，异常依然存在，从而排除串口转换设备内部电磁干扰问题。通过反复排查诊断，该干扰信号与设备供电系统中的24V直流和一路220V交流有直接关系(此两种电源同时启动)，同时具有偶发性，具有典型的电磁兼容问题特性。4.理论分析通过试验分析，启动下位机监控程序，可以稳定的监控到下位机接收到的字符信息，在上位机无数据发送工作状态下，设备接收端接收到干扰信号-1(整型)，或者ffff(十六进制)，与300mv的异常交流电压对应，发现产生问题的原因涉及EIA-422-A接口、车内电磁环境及选用屏蔽电缆几个方面的原因。4.1EIA-422-A标准EIA-422-A(RS422)接口传输

4、速率可达10Mb/s，传输距离延长到1219m，并允许在一条平衡总线上连接最多十个接收器，是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，如图所示为四线数据接口和一根信号地线，四线接口采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。接口的几点特性：a)差分的工作方式b)驱动电压：-0.25V～+6Vc)驱动器输出信号电平最小值、最大值：+/-2.0V、+/-6Vd)驱动器负载阻抗(Ω)：100e)接收器输入电压范围：-10V～+10Vf)接收器输入门限：+/-200mV

5、由于接收器输入门限为200mv，因此在设备接口端产生300mv电压干扰的同时，在接收端可以接收到-1的数值，同实际的测量结果吻合。从而判断影响正常通信的主要原因是上、下位机间的通信信息被插入干扰字符，产生异常错误。4.2车内电磁环境电磁干扰的传输途径主要有三种方式：导线传导、空间辐射和感应耦合。传导干扰就是电磁骚扰通过导线传输，即通过设备的信号线、控制线、电源线等直接侵入敏感设备。由于车辆和外界没有直接的电路联系，因此传导干扰都是由车内电气元件引起的。传导干扰是由电动机、继电器以及其他感性设备的触点开关引起的瞬态脉冲。传导干扰通过导线进入电源或者电子系统，它可能在额定电

6、压为12V或者24V的电气设备上引起高达200V的电压。空间辐射通常发生在频率较高的电子设备中，在车载系统中相对出现较少。第三种为感应耦合。车内电磁设计符合相关行业标准，走线通道为封闭金属腔体，因此耦合可能性很大。通过容性耦合或感性耦合进入控制线或者信号线，在检查线路过程中发现，系统控制、通信电缆走线位置和车内强电设备并行走线。交变的电流很可能导致金属腔体的磁化现象，从而在某一腔体内导线上产生感应电流。这也同设备正常使用10个月后出现该故障联系起来。4.3可能干扰源排查连接电缆：按要求该电缆应采用屏蔽双绞线缆，而实际采用的是普通双绞线方式，至此初步发现了可能干扰源。系统

7、选用普通双绞线和屏蔽双绞线的差别足以影响系统电磁兼容性能。4.4双绞线、屏蔽双绞线双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。屏蔽双绞线的外层由铝泊包裹，可以看成是双绞线外覆金属屏蔽X，相比普通双绞线可大大降低幅射。4.5接地电子系统接地很重要，接地不当会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422传输X络的接地同样很重要，尤其在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，