如何基于RS485研究總線集散式測控系統？

2.3通信時序

由于RS-485通信是一種半雙工通信，發送和接受共用同一物理通道，在任意時刻只允許一臺單片機處于發送狀態，因此要求應答的單片機必須在偵聽到總線上呼叫信號己經發送完畢，并且在沒有其他單片機應答信號的情況下才能應答。如果在時序上配合不好，就會發生總線沖突，使整個系統的通信癱瘓，無法正常工作。上位機與下位機之間如何進行數據傳輸，怎么提高通信的效率和可靠性，以及對通信過程中的故障處理，幀格式的約定，都需要一套詳盡的通信協議。

由于RS-485標準只制定了物理層電氣標準，對上層通信協議沒有規定，這給設計者提供了很大的靈活性。一套完整的通信協議既要求結構簡單，功能完備，又要求具有可擴充性與兼容性，并且盡量標準化。

3報文通信時的簡單協議

SLIP(Serial?Line?Intemet?Protocol)協議是串行線路網際協議，它是最早的、也是僅有的兩個串行IP協議之一。它實現了在串行通信線路上運行TCP/IP協議及其應用服務的功能，為用戶上網提供了撥號IP模式。這里由它派生出改進協議：

(1)發送數據時的報文組裝

●取一個關鍵字0x55，一個報文的傳輸以0x55為引導，中間可以有任意多的字節數，最后以0xAA結束一個報文。關鍵字0x55和0xAA不參與檢驗和運算。

●如果傳輸的原始數據中含有0x55，則將其替換成0xFF+0x05，求校驗和時仍按一個0x55計算。

●如果傳輸的原始數據中含有0xAA，則將其替換成0xFF+0x0A，求校驗和時仍按一個0xAA計算。

●如果傳輸的原始數據中含有0xFF，則將其替換成0xFF+0x00，求校驗和時仍按一個0xFF計算。

●其余數據原樣發送。

例如：當有0x55、，0x5A，0xAA，0xAS，0xFF這5個字節數據需要發送時，加上它們的算術校驗和0xFD，原始數據總共6個字節。按上述方法整合成的一個報文為：0x55，0xFF，0x05，0x5A，0xFF，0x0A，0xAS，0xFF，0x00，0xFD，0xFF，總共11 個字節。

(2)接收數據時的報文解讀

接受方將接收所有的數據并存入數組，主程序從數組中逐個取出數據并進行解讀，其過程如下：

●等待出現第一個0x55，以判斷一個數據包的開始。一旦讀到0x55，立即進行一個報文接收的初始化工作，包括數組單元清0，字節計數器清0等工作。

●從隊列中讀取一個數據，如果不是0x55、0xAA或0xFF，則直接將數據存入數組。

●如果讀到0xFF，則繼續讀其下一個數據，若是0x05，則替換回原始數據0x55;若是0x0A，則替換回原始數據xAA，若是0x00，則替換回原始數據0xFF。若都不是，則數據傳輸出錯。

●當讀到xAA時，一個報文結束，關串口接收中斷，串口中斷流程圖如圖4所示。

圖4接收數據幀時的串口中斷流程圖

4結論

本文作者創新點：在多MCU之間中長距離通信的諸多方案中，RS-485因硬件設計簡單、控制方便、成本低廉等優點。本文完成了基于RS-485的單主機一多從機的集散式控制系統的設計，包括上位機主控端與下位機從動端，并詳細分析了其通信時序。