基于rs485總線的多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)12.22.2RS485RS485RS－485標(biāo)準(zhǔn)接口是單片機(jī)系統(tǒng)種常用的一種串行總線之一。RS485通信方式RS485標(biāo)準(zhǔn)是由EIA(電子工業(yè)協(xié)會(huì))和TIA(通訊工業(yè)協(xié)會(huì))共同制訂和開(kāi)發(fā)的。RS485作為一種多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范已成為業(yè)界最廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。理論上RS485標(biāo)準(zhǔn)最多接入32個(gè)設(shè)備(受芯片驅(qū)動(dòng)能力的影響)可以工作在半雙工或全雙工模式下最大傳輸距離約為1219米最大傳輸速率

2、約為10Mbps[1]。然而通常RS485網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸媒體平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比只有在20Kbps的傳輸速率下才可能達(dá)到最大傳輸距離。一般15米長(zhǎng)的雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。不過(guò)對(duì)于速率要求不是很高的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。RS485采用平衡發(fā)送和差分接收方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信：在發(fā)送端TXD將串行口的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)A、B兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號(hào)還原成TTL電平信號(hào)。兩條傳輸線通常使用雙

3、絞線，又是差分傳輸，因此有極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，接收靈敏度也相當(dāng)高。同時(shí)，最大傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。如果以10Kbps速率傳輸數(shù)據(jù)時(shí)傳輸距離可達(dá)12m，而用100Kbps時(shí)傳輸距離可達(dá)1.2km。如果降低波特率，傳輸距離還可進(jìn)一步提高。另外RS485實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)互連，最多可達(dá)256臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和256臺(tái)接收器，非常便于多器件的連接。不僅可以實(shí)現(xiàn)半雙工通信，而且可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。2.32.3多機(jī)通信原理多機(jī)通信原理在多機(jī)通信中，

4、每臺(tái)從機(jī)均分配有一個(gè)從機(jī)地址，主機(jī)與從機(jī)之間進(jìn)行串行通信時(shí)，通常是主機(jī)先呼叫某從機(jī)地址，喚醒被叫從機(jī)后，主、從兩機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。而未被呼叫的從機(jī)則繼續(xù)進(jìn)行各自的工作?？墒牵绻谥鳈C(jī)與某被呼叫從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，其他從機(jī)如果不采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)識(shí)別技術(shù)，則這些從機(jī)就會(huì)因?yàn)榇型ㄐ啪€上有數(shù)據(jù)傳輸而時(shí)時(shí)被打斷，影響正常的工作。利用單片機(jī)的串口工作方式2、方式3可以很好解決上述問(wèn)題。在多機(jī)通信過(guò)程中，從機(jī)首先要解決的是如何識(shí)在多機(jī)通信過(guò)程

5、中，從機(jī)首先要解決的是如何識(shí)別主機(jī)發(fā)送的是地址信息還是數(shù)據(jù)信息。當(dāng)發(fā)送的是地址信息時(shí)，各從機(jī)都響應(yīng)串口別主機(jī)發(fā)送的是地址信息還是數(shù)據(jù)信息。當(dāng)發(fā)送的是地址信息時(shí)，各從機(jī)都響應(yīng)串口中斷，接收主機(jī)下發(fā)的一幀地址數(shù)據(jù)。而當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，無(wú)關(guān)從機(jī)可不響應(yīng)串中斷，接收主機(jī)下發(fā)的一幀地址數(shù)據(jù)。而當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，無(wú)關(guān)從機(jī)可不響應(yīng)串口中斷?？谥袛唷＝鉀Q的方法是：當(dāng)主機(jī)發(fā)送一幀地址信息時(shí)，應(yīng)保持這幀數(shù)據(jù)的第9位為位為1(1(即TB8=1)TB8=1

6、)。從機(jī)按照工作方式2或工作方式3運(yùn)行時(shí)，將串口寄存器SCON中的控制位SM2SM2置為置為1，當(dāng)所接收的一幀數(shù)據(jù)的第9位為1，所有從機(jī)都產(chǎn)生串口中斷，接收這一幀地址數(shù)據(jù)并與各自的從機(jī)地址進(jìn)行比較，以判斷主機(jī)是否要與本機(jī)通信。接收到的地址數(shù)據(jù)與從機(jī)地址相等達(dá)到為被呼叫從機(jī)，該從機(jī)將串口控制寄存器SCON河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)3（1）復(fù)位時(shí)，主從機(jī)都應(yīng)該處于接收狀態(tài)。MAX485芯片的發(fā)送和接收功能轉(zhuǎn)換是由芯片的RE，DE端控

7、制的。RE=1，DE=1時(shí)，MAX485發(fā)送狀態(tài)；RE=0，DE=0時(shí)，MAX485處于接收狀態(tài)。一般使用單片機(jī)的一根口線連接RE，DE端。在上電復(fù)位時(shí)，由于硬件電路穩(wěn)定需要一定的時(shí)間，并且單片機(jī)各端口復(fù)位后處于高電平狀態(tài)，這樣就會(huì)使總線上各個(gè)分機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)，加上上電時(shí)各電路的不穩(wěn)定，可能向總線發(fā)送信息。因此，如果用一根口線作發(fā)送和接收控制信號(hào)，應(yīng)該將口線反向后接入MAX485的控制端，使上電時(shí)MAX485處于接收狀態(tài)。另外，在主從機(jī)

8、軟件上也應(yīng)附加若干處理措施，如：上電時(shí)或正式通訊之前，對(duì)串行口做幾次空操作，清除端口的非法數(shù)據(jù)和命令。（2）控制端RE，DE的信號(hào)的有效脈寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號(hào)的寬度。在全雙工通訊過(guò)程中，發(fā)送和接收信號(hào)分別在不同的物理鏈路上傳輸，發(fā)送端始終為發(fā)送端，接收端始終為接收端，不存在發(fā)送、接收控制信號(hào)切換問(wèn)題。在RS－485半雙工通訊中，由于MAX485的發(fā)送和接收都由同一器件完成，并且發(fā)送和接收使用同一物理鏈路，必須對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行切換。

9、控制信號(hào)何時(shí)為高電平，何時(shí)為低電平，一般以單片機(jī)的TXC(發(fā)送完成標(biāo)記)，RXC(接收完成標(biāo)記)信號(hào)作參考。發(fā)送時(shí)，檢測(cè)TXC是否建立起來(lái)，當(dāng)TXC為高電平后關(guān)閉發(fā)送功能轉(zhuǎn)為接收功能；接收時(shí)，檢測(cè)RXC是否建立起來(lái)，當(dāng)RXC為高電平后，接收完畢，又可以轉(zhuǎn)為發(fā)送。在理論上雖然行得通，但在實(shí)際聯(lián)調(diào)中卻出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)時(shí)錯(cuò)的現(xiàn)象。根據(jù)查證有關(guān)資料，并借助示波器反復(fù)測(cè)試，才發(fā)現(xiàn)一個(gè)值得注意的問(wèn)題，我們可以查看單片機(jī)的時(shí)序：?jiǎn)纹瑱C(jī)在串行口發(fā)送數(shù)據(jù)

10、時(shí)，只要將8位數(shù)據(jù)位傳送完畢，TXC標(biāo)志即建立，但此時(shí)應(yīng)發(fā)送的第九位數(shù)據(jù)位（若發(fā)送地址幀時(shí)）和停止位尚未發(fā)出。如果在這是關(guān)閉發(fā)送控制，勢(shì)必造成發(fā)送幀數(shù)據(jù)不完整。如果單片機(jī)多機(jī)通訊采用較高的波特率，幾條操作指令的延時(shí)就可能超過(guò)2位（或1位）數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)間，問(wèn)題或許不會(huì)出現(xiàn)。但是如果采用較低波特率，如9600，發(fā)送一位數(shù)據(jù)需104μs左右，單靠幾條操作指令的延時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，問(wèn)題就明顯地暴露出來(lái)。接收數(shù)據(jù)時(shí)也同樣如此，單片機(jī)在接收完8個(gè)數(shù)據(jù)位后