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实现载波监听多点接入/冲突检测的多主RS485总线.pdf
资料介绍
一种实现载波监听多点接入/冲突检测的多主通讯方案,可以适用于多种接口
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一种实现载波监听多点接入/冲突检测的多主
RS485总线
摘 要:提出了一种附加硬件设备, 配合软件实现了 RS485总线上的载波监听多点接入/冲
突检测协议。满足了系统的稳定性和可靠性,并且提高了系统的实时性。
关键词:RS485 总线 半双工 载波监听多点接入/冲突检测
智能仪表和现场总线的出现标志着工业控制领域网络时代的到来,成为工业控制的主
流。目前国际上已经出现了多种现场总线和相应的通信协议,
但是其系统造价对于许多中小
型应用仍显过高。而RS485总线以其构造简单、造价低廉、可选芯片多、便于维护等特
点在众多工业控制系统中得到应用。
1、RS485总线及现有工作方式的特点
RS485总线以双绞线为物理介质,工作在半双工的通信状态下
[ 1] ,即同一时刻,
总线上只能有一个节点成为主节点而处于发送状态, 其他所有节点必须处于接收状态。 如果
同一时刻有两个以上的节点处于发送状态, 将导致所有发送方的数据发送失败, 即所谓总线
冲突。为了避免总线冲突,RS485总线具有以下特点:
以工作模式来说, 一般的RS485总线工作在主从模式下。 整个通信总线系统由一个
主节点、 若干个从节点组成, 由主节点不断地轮流查询从节点是否有通信需求。 如果有则将
总线控制权交给某一从节点, 从节点发送完毕后立刻交还总线控制权。 另外还有一种 “轮主
轮从”的工作方式, 即让总线控制权在各个节点间以类似令牌环的方式传递
[ 3] , 得到控制
权的节点成为主节点, 其它节点成为从节点。 一个节点在发送完数据的同时, 将总线控制权
交给相邻的节点, 而这个节点在处理完本节点的通信需求后再把控制权向下传递。
的RS485工作方式如图1所示。
令牌环式
从通信节点来讲, RS485总线上的节点必须具备将自己的驱动器切换到高阻态的功
能?眼1?演,以便在发送完数据后不会对总线状态造成影响。 这种驱动器实行发送态—高阻
态切换的一个影响是 ?押从发送数据完毕到设备切换为高阻态,需要一个转换延迟。这个转
换延迟是2线制通信中一个很重要的参数。 这个时间不能太短, 否则发出的字符的最后一部
分因为尚未在总线上建立起来而导致丢失。 同时这个时间也不能太长, 否则在发送端还未转
为高阻态时其他设备已经开始发送数据, 会导致总线冲突。 因此2线制RS485总线上的
主设备必须知道所有从设备的反应时间, 并保证在从设备反应之前把驱动器设为高阻态, 以
接收从设备的数据。常用设备的转换延迟是当前波特率发送一个字节的时间。
以上为适应RS485总线的特殊之处而采用的工作方式也引入了一些不足。
首先,上
面提到的两种总线工作方式在很多对实时性、可靠性要求高的工业控制场合有较大的局限
性。主要原因是主从式总线的从节点无发起通信的权利,
相互之间的通信需要通过主节点中
转。而“轮主轮从” 总线上的各个节点由于等待总线控制权的时间未知,
实时性也无法保证。
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