基于rs485總線的多機通信系統(tǒng)設計

1、河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書12.22.2RS485RS485RS－485標準接口是單片機系統(tǒng)種常用的一種串行總線之一。RS485通信方式RS485標準是由EIA(電子工業(yè)協(xié)會)和TIA(通訊工業(yè)協(xié)會)共同制訂和開發(fā)的。RS485作為一種多點差分數(shù)據傳輸?shù)碾姎庖?guī)范已成為業(yè)界最廣泛應用的標準通信接口之一。理論上RS485標準最多接入32個設備(受芯片驅動能力的影響)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網絡采用平衡雙絞線作為傳輸媒體平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比只有在20Kbps的傳輸速率下才可能達到最大傳輸距離。一般15米長的雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。不過對于速率要求不是很高的控制系統(tǒng)來說已經足夠了。RS485采用平衡發(fā)送和差分接收方式來實現(xiàn)通信：在發(fā)送端TXD將串行口的TTL電平信號轉換成差分信號A、B兩路輸出，經傳輸后在接收端將差分信號還原成TTL電平信號。兩條傳輸線通常使用雙

3、絞線，又是差分傳輸，因此有極強的抗共模干擾的能力，接收靈敏度也相當高。同時，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)據時傳輸距離可達12m，而用100Kbps時傳輸距離可達1.2km。如果降低波特率，傳輸距離還可進一步提高。另外RS485實現(xiàn)了多點互連，最多可達256臺驅動器和256臺接收器，非常便于多器件的連接。不僅可以實現(xiàn)半雙工通信，而且可以實現(xiàn)全雙工通信。2.32.3多機通信原理多機通信原理在多機通信中，

4、每臺從機均分配有一個從機地址，主機與從機之間進行串行通信時，通常是主機先呼叫某從機地址，喚醒被叫從機后，主、從兩機之間進行數(shù)據交換。而未被呼叫的從機則繼續(xù)進行各自的工作。可是，如果在主機與某被呼叫從機進行數(shù)據交換過程中，其他從機如果不采取相應的數(shù)據識別技術，則這些從機就會因為串行通信線上有數(shù)據傳輸而時時被打斷，影響正常的工作。利用單片機的串口工作方式2、方式3可以很好解決上述問題。在多機通信過程中，從機首先要解決的是如何識在多機通信過程

5、中，從機首先要解決的是如何識別主機發(fā)送的是地址信息還是數(shù)據信息。當發(fā)送的是地址信息時，各從機都響應串口別主機發(fā)送的是地址信息還是數(shù)據信息。當發(fā)送的是地址信息時，各從機都響應串口中斷，接收主機下發(fā)的一幀地址數(shù)據。而當主機發(fā)送數(shù)據幀時，無關從機可不響應串中斷，接收主機下發(fā)的一幀地址數(shù)據。而當主機發(fā)送數(shù)據幀時，無關從機可不響應串口中斷。口中斷。解決的方法是：當主機發(fā)送一幀地址信息時，應保持這幀數(shù)據的第9位為位為1(1(即TB8=1)TB8=1

6、)。從機按照工作方式2或工作方式3運行時，將串口寄存器SCON中的控制位SM2SM2置為置為1，當所接收的一幀數(shù)據的第9位為1，所有從機都產生串口中斷，接收這一幀地址數(shù)據并與各自的從機地址進行比較，以判斷主機是否要與本機通信。接收到的地址數(shù)據與從機地址相等達到為被呼叫從機，該從機將串口控制寄存器SCON河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書3（1）復位時，主從機都應該處于接收狀態(tài)。MAX485芯片的發(fā)送和接收功能轉換是由芯片的RE，DE端控

7、制的。RE=1，DE=1時，MAX485發(fā)送狀態(tài)；RE=0，DE=0時，MAX485處于接收狀態(tài)。一般使用單片機的一根口線連接RE，DE端。在上電復位時，由于硬件電路穩(wěn)定需要一定的時間，并且單片機各端口復位后處于高電平狀態(tài)，這樣就會使總線上各個分機處于發(fā)送狀態(tài)，加上上電時各電路的不穩(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，應該將口線反向后接入MAX485的控制端，使上電時MAX485處于接收狀態(tài)。另外，在主從機

8、軟件上也應附加若干處理措施，如：上電時或正式通訊之前，對串行口做幾次空操作，清除端口的非法數(shù)據和命令。（2）控制端RE，DE的信號的有效脈寬應該大于發(fā)送或接收一幀信號的寬度。在全雙工通訊過程中，發(fā)送和接收信號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、接收控制信號切換問題。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，必須對控制信號進行切換。

9、控制信號何時為高電平，何時為低電平，一般以單片機的TXC(發(fā)送完成標記)，RXC(接收完成標記)信號作參考。發(fā)送時，檢測TXC是否建立起來，當TXC為高電平后關閉發(fā)送功能轉為接收功能；接收時，檢測RXC是否建立起來，當RXC為高電平后，接收完畢，又可以轉為發(fā)送。在理論上雖然行得通，但在實際聯(lián)調中卻出現(xiàn)傳輸數(shù)據時對時錯的現(xiàn)象。根據查證有關資料，并借助示波器反復測試，才發(fā)現(xiàn)一個值得注意的問題，我們可以查看單片機的時序：單片機在串行口發(fā)送數(shù)據

10、時，只要將8位數(shù)據位傳送完畢，TXC標志即建立，但此時應發(fā)送的第九位數(shù)據位（若發(fā)送地址幀時）和停止位尚未發(fā)出。如果在這是關閉發(fā)送控制，勢必造成發(fā)送幀數(shù)據不完整。如果單片機多機通訊采用較高的波特率，幾條操作指令的延時就可能超過2位（或1位）數(shù)據的發(fā)送時間，問題或許不會出現(xiàn)。但是如果采用較低波特率，如9600，發(fā)送一位數(shù)據需104μs左右，單靠幾條操作指令的延時遠遠不夠，問題就明顯地暴露出來。接收數(shù)據時也同樣如此，單片機在接收完8個數(shù)據位后