一種實現載波監聽多點接入/沖突檢測的多主RS485總線
該函數的主要流程如圖6。
判斷總線狀態就是簡單地讀取總線狀態判斷電路的輸出,高為空閑,低為總線已被占用。為了減少誤判,通常在判斷總線狀態為空閑后還要繼續判斷一段時間,具體的總線狀態判斷策略要根據通信協議進行調整。
如果判斷總線空閑,即可進行數據發送。在發送過程中可以方便地繼續讀取總線狀態以進行邊發送邊監聽的沖突檢測。一旦發現沖突發生,發送方放棄本次數據傳輸而轉入強化沖突流程(繼續發送幾個0x00以使各方都確認發生了總線沖突),然后再進入總線偵聽流程。以往的RS485總線沖突檢測處理機制是通過對自己所發送的數據進行監聽接收,然后比較接收到的數據與發送的數據是否相符,判斷是否發生總線沖突,在軟件實現上比較復雜。而本系統的沖突檢測非常簡單:發送完一個字節就讀取一次總線狀態指示管腳的狀態,如果發現總線被占用,就是發生了總線沖突。
接收程序方面,因為接收器常開,所以仍然可以使用串行接收器的中斷服務程序,將接收到的數據放入緩沖區,然后由命令解釋程序處理接收到的命令。本質上與RS232的串口通信程序完全一樣,只是如果接收器是常開的話,在自己發送數據時,要記住將串行接收器中斷關閉,發送完畢后再打開,以避免運行不必要的中斷服務程序。
另外,還可以結合驅動器和總線狀態判斷邏輯對總線進行開路和短路的檢測/報警。具體說就是某一個節點使能總線驅動器,然后判斷總線狀態,如果仍然顯示總線空閑,說明總線短路或者總線到總線狀態判斷邏輯之間開路了。
該方法中的總線狀態判斷邏輯對邏輯0狀態的要求比較高,需要B線電平比A線高約1.1V才能得到低電平。如果采用總線判斷電路中的正向接收器的輸出端(OUT+)作為RXD信號,就會因為對邏輯0的要求而不滿足RS485的-200mV門限電平標準。若采用另一個具有故障保護功能的接收器并聯的話,固然能滿足-200mV門限電平標準,但整個節點的輸入阻抗將降低到6kΩ。
以上不足之處都在于無法完全滿足標準RS485總線標準,但在特定條件下是不會影響工作效果的。例如阻抗雖然降低了,但是當節點數不超過16時,是能夠很好地工作的。
實驗表明,這種實現了CSMA/CD的多主式RS485總線工作穩定,可靠性高,大大提高了實時性。特別適合于強調實時性的分布式控制系統,能夠方便地實現點與點之間的控制信息實時交換。
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