一種實(shí)現(xiàn)載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突檢測(cè)的多主RS485總線
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２．３ 驅(qū)動(dòng)器無(wú)延遲自動(dòng)切換邏輯
為了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的無(wú)延遲自動(dòng)切換，ＴＸＤ信號(hào)反相后接到驅(qū)動(dòng)器使能，而驅(qū)動(dòng)器輸入直接接地，如圖５所示。這樣處理使驅(qū)動(dòng)器只在數(shù)據(jù)為０時(shí)打開(kāi)，把數(shù)據(jù)０發(fā)出去。
而當(dāng)數(shù)據(jù)為１或者無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)立刻關(guān)閉，縮短了切換時(shí)間。但是這樣做，使得數(shù)據(jù)１無(wú)法被正常發(fā)送出去。為使串行數(shù)據(jù)能被正確地接收，有兩個(gè)辦法產(chǎn)生數(shù)據(jù)中的１。第一個(gè)辦法，使用總線判斷電路中的正向接收器的輸出端?穴ＯＵＴ＋?雪作為ＲＸＤ信號(hào)，該信號(hào)在總線空閑、開(kāi)路和短路時(shí)輸出邏輯１，并且與ＲＸＤ信號(hào)同相。第二個(gè)辦法，使用類似ＭＡＸ３０８０自帶故障保護(hù)（ｆａｉｌ－ｓａｆｅ）功能的芯片作為接收器。ＭＡＸ３０８０將接收器的觸發(fā)門限電壓從－２００ｍｖ～＋２００ｍｖ調(diào)整為－２００ｍｖ～－５０ｍｖ，也能夠在總線空閑、開(kāi)路和短路時(shí)輸出邏輯１。如果總線上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用這些方法，那么所有節(jié)點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器無(wú)延遲自動(dòng)切換而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)中的１不能被正確接收。２．４ 軟件的實(shí)現(xiàn)
發(fā)送數(shù)據(jù)方面，只需將標(biāo)準(zhǔn)串口函數(shù)ｐｕｔｃ（）封裝成一個(gè)函數(shù)RS485ＰｕｔＳｔｒｉｎｇ（）發(fā)送數(shù)據(jù)即可。在RS485ＰｕｔＳｔｒｉｎｇ（）函數(shù)中，能夠方便地實(shí)現(xiàn)各種總線狀態(tài)判斷策略，甚至是ＣＳＭＡ／ＣＤ協(xié)議，實(shí)現(xiàn)載波監(jiān)聽(tīng)，邊發(fā)送邊監(jiān)聽(tīng)。也可以在此函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行諸如定義不同數(shù)據(jù)包的實(shí)時(shí)性級(jí)別、定義總線超時(shí)判斷等高級(jí)編程。
該函數(shù)的主要流程如圖６。
判斷總線狀態(tài)就是簡(jiǎn)單地讀取總線狀態(tài)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(tài)為空閑后還要繼續(xù)判斷一段時(shí)間，具體的總線狀態(tài)判斷策略要根據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整。
如果判斷總線空閑，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在發(fā)送過(guò)程中可以方便地繼續(xù)讀取總線狀態(tài)以進(jìn)行邊發(fā)送邊監(jiān)聽(tīng)的沖突檢測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)沖突發(fā)生，發(fā)送方放棄本次數(shù)據(jù)傳輸而轉(zhuǎn)入強(qiáng)化沖突流程（繼續(xù)發(fā)送幾個(gè)０ｘ００以使各方都確認(rèn)發(fā)生了總線沖突），然后再進(jìn)入總線偵聽(tīng)流程。以往的RS485總線沖突檢測(cè)處理機(jī)制是通過(guò)對(duì)自己所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)接收，然后比較接收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)是否相符，判斷是否發(fā)生總線沖突，在軟件實(shí)現(xiàn)上比較復(fù)雜。而本系統(tǒng)的沖突檢測(cè)非常簡(jiǎn)單：發(fā)送完一個(gè)字節(jié)就讀取一次總線狀態(tài)指示管腳的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)總線被占用，就是發(fā)生了總線沖突。
接收程序方面，因?yàn)榻邮掌鞒ｉ_(kāi)，所以仍然可以使用串行接收器的中斷服務(wù)程序，將接收到的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)，然后由命令解釋程序處理接收到的命令。本質(zhì)上與ＲＳ２３２的串口通信程序完全一樣，只是如果接收器是常開(kāi)的話，在自己發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要記住將串行接收器中斷關(guān)閉，發(fā)送完畢后再打開(kāi)，以避免運(yùn)行不必要的中斷服務(wù)程序。
另外，還可以結(jié)合驅(qū)動(dòng)器和總線狀態(tài)判斷邏輯對(duì)總線進(jìn)行開(kāi)路和短路的檢測(cè)／報(bào)警。具體說(shuō)就是某一個(gè)節(jié)點(diǎn)使能總線驅(qū)動(dòng)器，然后判斷總線狀態(tài)，如果仍然顯示總線空閑，說(shuō)明總線短路或者總線到總線狀態(tài)判斷邏輯之間開(kāi)路了。
２．５ 存在的不足之處
該方法中的總線狀態(tài)判斷邏輯對(duì)邏輯０狀態(tài)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(hào)，就會(huì)因?yàn)閷?duì)邏輯０的要求而不滿足RS485的－２００ｍＶ門限電平標(biāo)準(zhǔn)。若采用另一個(gè)具有故障保護(hù)功能的接收器并聯(lián)的話，固然能滿足－２００ｍＶ門限電平標(biāo)準(zhǔn)，但整個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入阻抗將降低到６ｋΩ。
以上不足之處都在于無(wú)法完全滿足標(biāo)準(zhǔn)RS485總線標(biāo)準(zhǔn)，但在特定條件下是不會(huì)影響工作效果的。例如阻抗雖然降低了，但是當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)不超過(guò)１６時(shí)，是能夠很好地工作的。
實(shí)驗(yàn)表明，這種實(shí)現(xiàn)了CSMA/CD的多主式RS485總線工作穩(wěn)定，可靠性高，大大提高了實(shí)時(shí)性。特別適合于強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性的分布式控制系統(tǒng)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間的控制信息實(shí)時(shí)交換。
評(píng)論