提高485通讯速率的方法...

<p class="MsoNormal" align="center" style="BACKGROUND: white; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 19.5pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-outline-level: 3;">提高RS485总线通信速度的一种设计　　引言　　工业现场经常要采集多点数据，模拟信号或开关信号，一般用到<a title="RS485" href="http://article.ednchina.com/word/180131.aspx">RS485</a>总线，使用一主带多从的通信方式，该种方式接线方便只需要两根屏蔽电缆线，通信距离远最大可支持<chmetcnv wst="on" tcsc="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False" sourcevalue="1500" unitname="m">1500m</chmetcnv>，加深圳市天地华杰公司的中继器（TD-109）还可延长通信距离，采用差分信号方式抗电磁干扰好。但该方式通信速度不能太快，一般采用主从召唤的方式采集各子单元的数据，即主单元依次召唤各子单元(见图1)，召唤到哪个单元哪个单元上传数据，总线的使用权完全由主单元分配，各子单元不能擅自占领总线。如果系统的单元多，主单元循环采集一周的时间就很长，子单元信息变化时不能及时发送给主单元，导致系统对突变事件的反应处理速度慢。本文通过总线状态检测、从机主动上发的方式解决。<shapetype id="_x0000_t75" stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" opreferrelative="t" ospt="75" coordsize="21600,21600"><stroke joinstyle="miter"></stroke><formulas><f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></f><f eqn="sum @0 1 0"></f><f eqn="sum 0 0 @1"></f><f eqn="prod @2 1 2"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @0 0 1"></f><f eqn="prod @6 1 2"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></f><f eqn="sum @8 21600 0"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @10 21600 0"></f></formulas><path oconnecttype="rect" gradientshapeok="t" oextrusionok="f"></path><lock aspectratio="t" vext="edit"></lock></shapetype>图1  常规RS485总线主从方式接口图　　硬件设计　　整个系统由主单元和多个子单元组成(图2)，主单元包括：ARM7微控制器、程序存储器、数据存储器、与子单元通信RS485、与主单元通信RS485、系统电源和通信隔离电源；子单元包括：MSP430单片机、与子单元通信RS485、系统电源和通信隔离电源。图2  系统框图　　主单元　　ARM微控制器是主单元的核心，采用三星32位ARM7TDMI内核芯片<a title="S3C44B0" href="http://article.ednchina.com/word/180132.aspx">S3C44B0</a>，该芯片最高处理速度可达76MHZ，总线开放，可外扩程序存储器FLASH和数据存储器SDRAM，该系统外扩了SST公司生产的39VF1601和现代生产的HY57V641620HG，2个<a title="UART" href="http://article.ednchina.com/word/180133.aspx">UART</a>串行接口，使用ADI的隔离RS485芯片ADM2483进行接口电平转换，总线状态检测使用74HC125三态门芯片。　　子单元　　子单元的微控制器使用TI的MSP<chmetcnv wst="on" tcsc="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False" sourcevalue="430" unitname="F">430F</chmetcnv>133单片机，该单片机处理速度可达8MHz，8K字节片内FLASH存储，256K字节片内SRAM。　　电源电路　　电源电路采用开关电源供电，开关电源输入电压范围比较宽，输出直流电压5V，通过SP1117-3.3和SP1117-2.5芯片输出3.3V电源。RS485需要的隔离5V电源通过DC-DC模块得到。　　总线检测电路　　总线状态检测使用74HC125三态门芯片和单片机的两个I/O(图3)，当系统都不使用总线时，每个单元的74HC125都输出高阻状态，此时总线为低电平，当有单元要使用总线时，他首先检测总线状态，如果总线为低电平，该单元迅速把74HC125改为输出状态，此时总线变为高电平，该单元占领总线，往总线上发送数据，发送数据完成再把74HC125改为高阻状态。如果检测到总线是高电平，等待检测，直到总线变低后再占领总线。图3  总线检测电路　　隔离485电路　　使用ADI的ADM2483芯片进行接口电平转换(图4)，该芯片属于隔离485，双电源供电输入输出隔离。图4 隔离485电路　　软件设计　　主机程序部分需要实现各从机上传数据的接收、处理和上传。主机接收子单元信息通过一个RS485串口实现，数据格式为16进制，数据位8位，1 个起始位，1个结束位，无寄偶校验位，波特率9600bps。采用串行口中断的方式接收，主机程序初始化完成后等待各从机发送信息，当主机接收到第一个字节后，判断该字节是否为设备号，如果不是设备号，接收个数清零，如果是设备号继续接收第二个字节；判定第二个字节是否为正确的功能码，如果功能码错误，接收个数清零重新接收，功能码正确；接收第三个字节，该字节为从单元发送信息的字节个数x，计算从单元发送总字节个数为M=X+3+2,3个开头字节和2个 CRC校验码，主机接收到M个字节后，首先判断CRC校验码是否正确，错误舍弃所有信息，正确则把从单元的信息保存到数据区，该次接收结束，主机继续等待接收。信息的上传通过一个RS232串口实现。当主机接收到从机信息后，进行数据的处理，发现从单元信息发生变化，主机准备把从机信息发送到上位机，首先重新初始化发送缓冲区，然后通过中断的方式依次发送信息到上位机，发送信息包括设备号、功能码、发送字节个数、信息字节和CRC校验码。　　主机单元接收数据流程图示于图5。图5  程序流程图　　结语　　徐龙辉所设计的系统实现了开关信号的多点监测，一个主机单元，32个从机单元，每个从机单元监测32个开关，该系统共可监测1024个开关，使用 9600bps的波特率。采用主从召换的方式，开关信号监测的反应时间一般要用20-30s，使用该种总线检测的方式，开关信号的反应速度最慢也不超过 1s，快时只有几百ms，大大提高反应时间，并且由于不用时时召唤，总线数据流少，提高了总线的稳定性。

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