关于RS485 modbus通信挂载多个设备通信不稳定的问题

Question

我用单片机的UART3连接一个sp3485芯片，利用485通信，485总线上挂载了四个485传感器，分别是采集PH,电导率，液位，和含氧量的四个传感器。

出现了以下问题
1.while循环中 其中有四行代码 ，分别是（1）采集PH，（2）采集液位高度 (3)采集液体电导率 (4)采集含氧量 这四行代码是分别封装的函数，里面的通信格式是用Modbus，用串口轮询方式HAL_UART_Transmist 发送指令给传感器，再用串口轮询接收HAL_UART_Receive方式接收传感器返回来的数据。
2.如果这四行代码中间不加延时的话 ，采集到的数据都会变成零，如果加20毫秒的延时，可以采集到液位高度和电导率，但是含氧量的为零。
3.如果增加到50毫秒的延时，就可以全部采集得到，但是，只能维持一天的时间左右，大概过了30个小时，单片机又会采集到全部都是零的数据，但是不是死机的状态，他其他程序还是可以运行，就是采不到数据。
折腾了好多天，都不知道是什么问题。

下面是我的硬件电路

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

针对您描述的问题，RS485 Modbus通信不稳定且数据采集不准确，可能存在以下几个原因，并相应地给出解决方案：

1. 通信冲突：多个设备挂载在同一条RS485总线上时，如果在轮询请求和接收响应之间的时间间隔过短，可能会导致数据包碰撞。Modbus RTU协议规定了最小的帧间隔时间，通常为3.5个字符传输时间（包括停止位）。您可以尝试在每个传感器读取操作之后增加更合理的延时，例如根据波特率调整为3.5倍的字符传输时间。

#define MIN_FRAME_INTERVAL_MS (3.5 * 1000 / UART_BAUDRATE) // 根据波特率计算合适的延时

// ...

HAL_Delay(MIN_FRAME_INTERVAL_MS);

1. 硬件问题：

   • 检查线路连接是否稳定可靠，尤其是终端电阻的配置是否正确，确保所有设备都具有匹配的终端电阻。
   • 验证电源供电是否稳定，+24V是否存在波动，可能导致传感器工作异常。
   • 检查SM712芯片及SP3485收发器的工作状态，看是否有信号反射、噪声干扰等问题。

2. 软件问题：

   • 确保UART的接收缓冲区大小足够容纳每次传感器返回的数据，避免数据溢出丢失。
   • 轮询接收数据时，可以采用超时机制判断传感器是否正常响应，若未收到有效响应则重试。

3. 传感器固件或配置问题：

   • 某些传感器可能在长时间连续工作后进入某种休眠模式或出现故障，需要查阅传感器手册检查是否有相关设置需要更改或定期复位命令。

对于延时从20ms逐渐增大到50ms能暂时解决问题的情况，说明至少部分问题是由于延时不足引起的通信冲突。但过了大约30小时又出现问题，这可能与上述硬件或传感器固件问题有关。

为了进一步排查问题，请按照以下步骤进行：

• 在代码中添加日志功能，记录发送指令和接收到的响应数据，有助于分析具体哪个环节出现问题。
• 对RS485通信线路上的信号进行示波器抓包分析，查看是否存在信号完整性问题。
• 定期对传感器进行复位或者重新初始化，观察是否能改善长时间运行后的数据稳定性。

此外，在实际应用中，为了避免串行通信中的冲突，还可以考虑使用RTU广播模式（如果有此功能）或TCP/IP上的Modbus-TCP来替代传统的点对点通信方式。