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RS485总线图片 北京制造 提供现货

简要描述:RS422/RS485总线接口作为多点、差分数据传输的电气规范,现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。RS422/RS485标准只对接口的电气特性做出了规定,而不涉及接插件、电缆或协议,因此,用户可在此基础上建立自己的高层通信协议。

  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2022-08-03
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详情介绍

工业控制及测量领域较为常用的网络之一就是物理层采用RS-485通信接口所组成的工控设备网络。这种通信接口可以十分方便地将许多设备组成一个控制网络。从目前解决单片机之间中长距离通信的诸多方案分析来看,RS-485总线通信模式由于具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等特点而被广泛应用于仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警、工业控制、煤矿安全等领域。但RS485总线存在自适应、自保护功能脆弱等缺点,如不注意一些细节的处理,常出现通信失败甚至系统瘫痪等故障,因此对RS-485进行隔离保护,提高其可靠性至关重要。

  RS485总线系统

  在实际应用中,RS485半双工异步通信总线是被各研究机构广泛应用的数据通信总路线,它往往应用在集中控制枢纽和分散控制单元之间。系统如图1所示

  在实际应用中,分散控制单元往往数量较多,分布较远,现场存在各种干扰,可靠性不高。再加上软硬件设计不完善,使得如何在工业应用中保证RS485的可靠性成为各研发人员的一块心病。

  在设计485通信系统时如果按照常规的电路设计,会存在以下几点问题:

  1、通信数据收发可靠性问题。

  2、在多节点通信系统中,如果一个节点发生故障(死机),往往会使得整个通信系统的框架崩溃,而且给故障排查带来困难。

  3、由于现场总线上的各种高压信号干扰,在长距离的传输中必须采取隔离措施,隔离器的性能也真接影响RS485的通信质量。

 

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RS485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,通信距离远大可支持1500m,加中继器还可延长通信距离,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*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。

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S3C44B0,该芯片高处理速度可达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UART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MSP430F133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*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。

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  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。



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