基于rs485接口的数据传输电路设计(编辑修改稿)

基于rs485接口的数据传输电路设计(编辑修改稿)内容摘要：

时， R 仍为低电平， CPU 认为此时无起始位，直到出现第一个下降沿， CPU才开始接收第一个数据，这将导致接收错误。 由接收方式转入发送方式后，D变化前，若 A与 B之间为低电压，发送第一个数据起始位时， A与 B之间仍为低电压， A、B引脚无起始位，同样会导致发送错误。 克服这种后果的方案是：主机连续发送两个同步字，同步字要包含多次边沿变化 (如 55H ， 0AAH)，并发送两次 (第一次可能接收错误而忽略 ) ，接收端收到同步字后，就可以传送数据了，从而保证正确通信。 为了 更可靠地工作，在 RS485总线状态切换时需要适当延时，再进行数据的收发。 具体的做法是在数据发送状态下，先将控制端置“ 1”，延时 ms左右的时间，再发送有效的数据，数据发送结束后，再延时 ms，将控制端置“ 0”。 这样的处理会使总线在状态切换时，有一个稳定的工作过程。 单片机通信节点的程序基本上可以分为 6个主要部分，分别为预定义部分、初始化部分、主程序部分、设备状态检测部分、帧接收部分和帧发送部分。 预定义部分主要定义了通信中使用的握手信号，用于保存设备信息的缓冲区和保存本节点设备号的变量。 设备状 态检测部分应能在程序初始化后，当硬件发生故障时，作出相应的反应。 主程序部分应能接收命令帧，并根据命令的内容作出相应的回应。 为缩短篇幅，这里仅给出主程序部分的代码。 如下所示： /* 主程序流程 */ while(1) { //主循环 if(recv_cmd(amp。 type)==0) //发生帧错误或帧地址与本机 //地址不符，丢弃当前帧后返回 continue。 switch(type) { case __ACTIVE_: //主 机询问从机是否存在 send_data(__OK_, 0,dbuf)。 //发送应答信息 break。 case __GETDATA_: len = strlen(dbuf)。 send_data(__STATUS_, len,dbuf)。 //发送状态信息 break。 default: break。 //命令类型错误，丢弃当前帧后返回 } } 结论 RS485由于使用了差分电平传输 信号，传输距离比 RS232更长，最多可以达到 3000 m，因此很适合工业环境下的应用。 但与 CAN总线等更为先进的现场工业总线相比，其处理错误 基于 RS485 接口的数据传输电路设计 (2020) 7 的能力还稍显逊色，所以在软件部分还需要进行特别的设计，以避免数据错误等情况发生。 另外，系统的数据冗余量较大，对于速度要求高的应用场所不适宜用 RS485 总线。 虽然RS485 总线存在一些缺点，但由于它的线路设计简单、价格低廉、控制方便，只要处理好细节，在某些工程应用中仍然能发挥良好的作用。 总之，解决可靠性的关键在于工程开始施工前就要全盘考虑可采取的措施，这样才能从根本 上解决问题，而不要等到工程后期再去亡羊补牢。 基于 RS485 接口的数据传输电路设计 (2020) 6 二、 硬件设计 RS485 RS－ 485 标准接口是单片机系统种常用的一种串行总线之一。 RS485 通信方式 RS485 标准是由 EIA(电子工业协会 )和 TIA(通讯工业协会 )共同制订和开发的。 RS485 作为一种多点差分数据传输的电气规范 ,已成为业界最广泛应用的标准通信接口之一。 理论上 ,RS485 标准最多接入 32个设备 (受芯片驱动能力的影响 ),可以工作在半双工或全双工模式下 ,最大传输距离约为 1219 米 ,最大传输速率约为 10Mbps[1]。 然而通常 RS485 网络采用平衡双绞线作为传输媒体 ,平衡双绞线的长度与传输速率成反比 ,只有在 20Kbps 的传输速率下 ,才可能达到最大传输距离。 一般 15 米长的双绞线最大传输速率仅为 1Mbps。 不过对于速率要求不是很高的控制系统来说已经足够了。 RS485 采用平衡发送和差分接收方式来实现通信：在发送端 TXD 将串行口的 TTL电平信号转换成差分信号 A、 B 两路输出，经传输后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。 两条传输线通常使用双绞线，又是差分传输，因此有极强的抗共模干扰的能力，接收灵敏度也相当高。 同时，最大传输速率和最 大传输距离也大大提高。 如果以 10Kbps 速率传输数据时传输距离可达 12m，而用 100Kbps 时传输距离可达。 如果降低波特率，传输距离还可进一步提高。 另外 RS485实现了多点互连，最多可达 256 台驱动器和 256台接收器，非常便于多器件的连接。 不仅可以实现半双工通信，而且可以实现全双工通信。 多机通原理 在多机通信中，每台从机均分配有一个从机地址，主机与从机之间进行串行通信时，通常是主机先呼叫某从机地址，唤醒被叫从机后，主、从两机之间进行数据交换。 而未被呼叫的从机则继续进行各自的工 作。 可是，如果在主机与某被呼叫从机进行数据交换过程中，其他从机如果不采取相应的数据识别技术，则这些从机就会因为串行通信线上有数据传输而时时被打断，影响正常的工作。 利用单片机的串口工作方式 方式 3 可以很好解决上述问题。 在多机通信过程中，从机首先要解决的是如何识别主机发送的是地址信息还是数据信息。 当发送的是地址信息时，各从机都响应串口中断，接收主机下发的一帧地址数据。 而当主机发送数据帧时，无关从机可不响应串口中断。 解决的方法是：当主机发送一帧地址信息时，应保持这帧数据的第 9 位为 1(即 TB8=1)。 从机按照工作 方式 2或工作方式 3 运行时，将串口寄存器 SCON 中的控制位 SM2 置为 1，当所接收的一帧数据的第 9位为 1，所有从机都产生串口中断，接收这一帧地址数据并与各自的 基于 RS485 接口的数据传输电路设计 (2020) 7 从机地址进行比较，以判断主机是否要与本机通信。 接收到的地址数据与从机地址相等达到为被呼叫从机，该从机将串口控制寄存器 SCON 中的控制位 SM2 清为0，去接收主机发送来的数据帧（数据帧的第 9 位为 0），此时不管接收到的第 9位数据是否为 1或 0，都要产生串口中断，这就保证了主机与被呼叫从机间的正常数据通信。 数据通信结束后，该从机又重新将串行口控制寄存器 SCON 中的控制位 SM2 置为 1，为下一次与主机进行通信做好准备。 其他从机则一直在 SM2=1下继续自己的工作，不会因为主、从机之间的数据通信而被打断。 多机通信的实现，主要靠主、从机正确地设置与判断多机通信控制位 SM2 和发送或接收的第 9位数据（ TB8 或 RB8）。 当主机给从机发送信息时，要根据发送信息的性质来设置 TB8，发送地址信号时，设置 TB8=1；发送数据或命令时，设置 TB8=0。 当从机的 SM2为 1时，该从机只接收地址帧（ RB8 位为 1），对数据帧（ RB8 位为0）将不予理睬。 而当 SM2 为 0 时，该从机接收所有发送来的信息。 多 机通信过程如下： 使所有从机的 SM2置 1，处于只接收地址帧的状态（即从机复位）； 主机发送一地址帧信息，其中包含 8位地址，第 9位为地址、数据标志位，第 9位置 1表示发送的是地址； 从机接收到地址帧后，各自中断 CPU，把接收到的地址与本地址作比较； 地址相符的从机，使 SM2 清零以接收主机随后发来的所有信息，对于地址不相符的从机，仍保持 SM2=1 状态，对主机随后发送的数据不予理睬，直到主机发送来新的地址帧； 主机发送数据或控制信息给被寻址的从机； 被寻址的从机，因 SM2=0，可以接收主机发送过来的所有数据，当从机 接收数据结束时，置位 SM2，返回接收地址帧状态（复位状态）； 当主机改为与另外从机联系时，可再发地址帧寻址其从机，而先前被寻址过的从机恢复 SM2=1。 基于 RS485 接口的数据传输电路设计 (2020) 7 单片机通信功能 单片机 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。 51 单片机用 4 个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。 串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51 单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为 UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。 51 单片机串行接口的结构如下： （ 1）数据缓冲器（ SBUF） 接受或发送的数据都要先送到 SBUF 缓存。 有两个，一个缓存，另一个接受，用同一直接地址 99H,发送时用指令将数据送到 SBUF即可启动发送；接收时用指令将 SBUF 中接收到的数据取出。 （ 2）串行控制寄存器（ PCON） SCON 用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0,SM1:串行接口工作方式选择位，这两位组合成 00， 01， 10， 11 对应于工作方式 0、 3。 串行接口工作方式特点见下表 SM0。