【文章內(nèi)容簡介】 時， R 仍為低電平， CPU 認為此時無起始位，直到出現(xiàn)第一個下降沿， CPU才開始接收第一個數(shù)據(jù)，這將導(dǎo)致接收錯誤。由接收方式轉(zhuǎn)入發(fā)送方式后，D變化前，若 A與 B之間為低電壓，發(fā)送第一個數(shù)據(jù)起始位時， A與 B之間仍為低電壓， A、B引腳無起始位，同樣會導(dǎo)致發(fā)送錯誤?？朔@種后果的方案是：主機連續(xù)發(fā)送兩個同步字，同步字要包含多次邊沿變化 (如 55H ， 0AAH)，并發(fā)送兩次 (第一次可能接收錯誤而忽略 ) ，接收端收到同步字后，就可以傳送數(shù)據(jù)了，從而保證正確通信。 為了 更可靠地工作，在 RS485總線狀態(tài)切換時需要適當(dāng)延時，再進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。具體的做法是在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)下，先將控制端置“ 1”，延時 ms左右的時間，再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，再延時 ms，將控制端置“ 0”。這樣的處理會使總線在狀態(tài)切換時，有一個穩(wěn)定的工作過程。 單片機通信節(jié)點的程序基本上可以分為 6個主要部分，分別為預(yù)定義部分、初始化部分、主程序部分、設(shè)備狀態(tài)檢測部分、幀接收部分和幀發(fā)送部分。預(yù)定義部分主要定義了通信中使用的握手信號，用于保存設(shè)備信息的緩沖區(qū)和保存本節(jié)點設(shè)備號的變量。設(shè)備狀 態(tài)檢測部分應(yīng)能在程序初始化后，當(dāng)硬件發(fā)生故障時，作出相應(yīng)的反應(yīng)。主程序部分應(yīng)能接收命令幀，并根據(jù)命令的內(nèi)容作出相應(yīng)的回應(yīng)。為縮短篇幅，這里僅給出主程序部分的代碼。如下所示： /* 主程序流程 */ while(1) { //主循環(huán) if(recv_cmd(amp。type)==0) //發(fā)生幀錯誤或幀地址與本機 //地址不符，丟棄當(dāng)前幀后返回 continue。 switch(type) { case __ACTIVE_: //主 機詢問從機是否存在 send_data(__OK_, 0,dbuf)。//發(fā)送應(yīng)答信息 break。 case __GETDATA_: len = strlen(dbuf)。 send_data(__STATUS_, len,dbuf)。//發(fā)送狀態(tài)信息 break。 default: break。 //命令類型錯誤，丟棄當(dāng)前幀后返回 } } 結(jié)論 RS485由于使用了差分電平傳輸 信號，傳輸距離比 RS232更長，最多可以達到 3000 m，因此很適合工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用。但與 CAN總線等更為先進的現(xiàn)場工業(yè)總線相比，其處理錯誤 基于 RS485 接口的數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計 (2020) 7 的能力還稍顯遜色，所以在軟件部分還需要進行特別的設(shè)計，以避免數(shù)據(jù)錯誤等情況發(fā)生。另外，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余量較大，對于速度要求高的應(yīng)用場所不適宜用 RS485 總線。雖然RS485 總線存在一些缺點，但由于它的線路設(shè)計簡單、價格低廉、控制方便，只要處理好細節(jié)，在某些工程應(yīng)用中仍然能發(fā)揮良好的作用?？傊?，解決可靠性的關(guān)鍵在于工程開始施工前就要全盤考慮可采取的措施，這樣才能從根本 上解決問題，而不要等到工程后期再去亡羊補牢。 基于 RS485 接口的數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計 (2020) 6 二、 硬件設(shè)計 RS485 RS－ 485 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范 ,已成為業(yè)界最廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。理論上 ,RS485 標(biāo)準(zhǔn)最多接入 32個設(shè)備 (受芯片驅(qū)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 ,最大傳輸速率約為 10Mbps[1]。然而通常 RS485 網(wǎng)絡(luò)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(jīng)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(zhuǎn)換成差分信號 A、 B 兩路輸出，經(jīng)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(dāng)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(jù)時傳輸距離可達 12m，而用 100Kbps 時傳輸距離可達 。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(qū)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。 多機通原理 在多機通信中，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(jù)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(jù)交換過程中，其他從機如果不采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)識別技術(shù)，則這些從機就會因為串行通信線上有數(shù)據(jù)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 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別主機發(fā)送的是地址信息還是數(shù)據(jù)信息。當(dāng)發(fā)送的是地址信息時，各從機都響應(yīng)串口中斷，接收主機下發(fā)的一幀地址數(shù)據(jù)。而當(dāng)主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，無關(guān)從機可不響應(yīng)串口中斷。解決的方法是：當(dāng)主機發(fā)送一幀地址信息時，應(yīng)保持這幀數(shù)據(jù)的第 9 位為 1(即 TB8=1)。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 SM2 置為 1，當(dāng)所接收的一幀數(shù)據(jù)的第 9位為 1，所有從機都產(chǎn)生串口中斷，接收這一幀地址數(shù)據(jù)并與各自的 基于 RS485 接口的數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計 (2020) 7 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(jù)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 中的控制位 SM2 清為0，去接收主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀（數(shù)據(jù)幀的第 9 位為 0），此時不管接收到的第 9位數(shù)據(jù)是否為 1或 0，都要產(chǎn)生串口中斷，這就保證了主機與被呼叫從機間的正常數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信結(jié)束后，該從機又重新將串行口控制寄存器 SCON 中的控制位 SM2 置為 1，為下一次與主機進行通信做好準(zhǔn)備。其他從機則一直在 SM2=1下繼續(xù)自己的工作，不會因為主、從機之間的數(shù)據(jù)通信而被打斷。 多機通信的實現(xiàn)，主要靠主、從機正確地設(shè)置與判斷多機通信控制位 SM2 和發(fā)送或接收的第 9位數(shù)據(jù)（ TB8 或 RB8）。當(dāng)主機給從機發(fā)送信息時，要根據(jù)發(fā)送信息的性質(zhì)來設(shè)置 TB8，發(fā)送地址信號時，設(shè)置 TB8=1；發(fā)送數(shù)據(jù)或命令時，設(shè)置 TB8=0。當(dāng)從機的 SM2為 1時，該從機只接收地址幀（ RB8 位為 1），對數(shù)據(jù)幀（ RB8 位為0）將不予理睬。而當(dāng) SM2 為 0 時，該從機接收所有發(fā)送來的信息。多 機通信過程如下： 使所有從機的 SM2置 1，處于只接收地址幀的狀態(tài)（即從機復(fù)位）； 主機發(fā)送一地址幀信息，其中包含 8位地址，第 9位為地址、數(shù)據(jù)標(biāo)志位，第 9位置 1表示發(fā)送的是地址； 從機接收到地址幀后，各自中斷 CPU，把接收到的地址與本地址作比較； 地址相符的從機，使 SM2 清零以接收主機隨后發(fā)來的所有信息，對于地址不相符的從機，仍保持 SM2=1 狀態(tài)，對主機隨后發(fā)送的數(shù)據(jù)不予理睬，直到主機發(fā)送來新的地址幀； 主機發(fā)送數(shù)據(jù)或控制信息給被尋址的從機； 被尋址的從機，因 SM2=0，可以接收主機發(fā)送過來的所有數(shù)據(jù)，當(dāng)從機 接收數(shù)據(jù)結(jié)束時，置位 SM2，返回接收地址幀狀態(tài)（復(fù)位狀態(tài)）； 當(dāng)主機改為與另外從機聯(lián)系時，可再發(fā)地址幀尋址其從機，而先前被尋址過的從機恢復(fù) SM2=1。 基于 RS485 接口的數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計 (2020) 7 單片機通信功能 單片機 計算機與外界的信息交換稱為通信，常用的通信方式有兩種：并行通信和串行通信。 51 單片機用 4 個接口與外界進行數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出就是并行通信，并行通信的特點是傳輸信號的速度快，但所用的信號線較多，成本高，傳輸?shù)木嚯x較近。串行通信的特點是只用兩條信號線（一條信號線，再加一條地線作為信號回路）即可完成通信，成本低，傳輸?shù)木嚯x較遠。 51 單片機的串行接口是一個全雙工的接口，它可以作為 UART（通用異步接受和發(fā)送器）用，也可以作為同步移位寄存器用。 51 單片機串行接口的結(jié)構(gòu)如下： （ 1）數(shù)據(jù)緩沖器（ SBUF） 接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)都要先送到 SBUF 緩存。有兩個，一個緩存，另一個接受，用同一直接地址 99H,發(fā)送時用指令將數(shù)據(jù)送到 SBUF即可啟動發(fā)送；接收時用指令將 SBUF 中接收到的數(shù)據(jù)取出。 （ 2）串行控制寄存器（ PCON） SCON 用于串行通信方式的選擇，收發(fā)控制及狀態(tài)指示，各位含義如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0,SM1:串行接口工作方式選擇位，這兩位組合成 00， 01， 10， 11 對應(yīng)于工作方式 0、 3。串行接口工作方式特點見下表 SM0