1 Masalahnya
Salah satu rangkaian yang lebih biasa digunakan dalam bidang kawalan dan pengukuran perindustrian ialah lapisan fizikal menggunakan antara muka komunikasi RS -485 yang terdiri daripada rangkaian peralatan kawalan industri. Antara muka komunikasi ini boleh menjadi sangat mudah untuk banyak peranti untuk membentuk rangkaian kawalan. Dari penyelesaian semasa untuk menyelesaikan komunikasi jarak jauh antara mikrokontroler dalam analisis banyak program, mod komunikasi bas Rs -485 kerana struktur mudah, harga rendah, jarak komunikasi dan kadar pemindahan data sesuai dan digunakan secara meluas Dalam instrumentasi, sensor pintar, kawalan berpusat, kawalan bangunan, pemantauan dan penggera dan bidang lain. Walau bagaimanapun, bas RS485 terdapat fungsi pelindung diri, kelemahan diri adalah rapuh dan kekurangan lain, seperti tidak memberi perhatian kepada beberapa butiran pemprosesan, sering kegagalan komunikasi atau lumpuh sistem dan kegagalan lain, jadi penting untuk meningkatkan Kebolehpercayaan operasi bas Rs -485.
RS485 Rajah Skema Antara Muka Komunikasi
2 masalah reka bentuk litar perkakasan untuk mengetahui
2.1 Prinsip asas litar
Reka bentuk litar perkakasan nod ditunjukkan dalam Rajah 1, di mana Rs -485 Chip antara muka SN75LBC184 digunakan, yang mengadopsi VCC bekalan kuasa tunggal, voltan dalam julat +3 ke {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 5}}. 5 V boleh berfungsi secara normal. Berbanding dengan cip biasa Rs -485, ia bukan sahaja dapat menahan kesan kilat dan dapat menahan sehingga 8 kV kesan pelepasan elektrostatik, cip mengintegrasikan empat tiub perlindungan voltan over-voltan sementara, dapat menahan sehingga 4 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 33}} 0 v Voltan nadi sementara. Oleh itu, ia dapat meningkatkan kebolehpercayaan mencegah kerosakan kilat pada peranti. Bagi sesetengah persekitaran yang lebih bermusuhan di tempat kejadian, boleh dihubungkan secara langsung ke talian penghantaran tanpa sebarang komponen perlindungan tambahan. Cip juga mempunyai reka bentuk yang unik, apabila input adalah litar terbuka, outputnya tinggi, yang dapat memastikan kabel input penerima mempunyai kesalahan litar terbuka, tidak menjejaskan operasi normal sistem. Di samping itu, impedans inputnya untuk impedans input standard RS485 sebanyak 2 kali (lebih besar daripada atau sama dengan 24 kΩ), jadi anda boleh menyambungkan 64 transceivers di bas. Cip direka bentuk secara dalaman untuk mengehadkan pemacu cerun, supaya kelebihan isyarat output tidak akan terlalu curam, supaya talian penghantaran tidak akan menghasilkan komponen frekuensi tinggi, dengan itu dengan berkesan menghalang gangguan elektromagnetik. Dalam Rajah 1, tlp521 opto empat-dalam-satu-satu supaya mikrokontroler dan SN75LBC184 sepenuhnya bebas daripada sambungan elektrik antara kerja kebolehpercayaan. Prinsip asas ialah: Apabila mikrokontroler p1. 6=0, diod pemancar cahaya photocoupler memancarkan cahaya, pengaliran transistor fotosensitif, output voltan tinggi (+5 v), memilih akhir Cip antara muka RS485, yang membolehkan penghantaran. Apabila mikrokontroler p1. 6=1, diod pemancar cahaya photocoupler tidak memancarkan cahaya, transistor fotosensitif tidak dilakukan, voltan rendah output (0 v), terminal semula cip antara muka rs485 dipilih, dan Penerimaan dibenarkan. Prinsip terminal R (menerima terminal) dan terminal D (terminal penghantaran) SN75LBC184 adalah serupa dengan perkara di atas.
2.2 Reka bentuk konsol de Rs -485
Dalam sistem komunikasi setengah dupleks yang dibina oleh bas Rs -485, hanya satu nod yang boleh berada dalam keadaan penghantaran dan menghantar data ke bas pada bila-bila masa di seluruh rangkaian, dan semua nod lain mesti berada di negara penerima . Sekiranya terdapat 2 nod atau lebih daripada 2 nod untuk menghantar data ke bas pada masa yang sama, akan membawa kepada semua kegagalan penghantaran data pengirim. Oleh itu, dalam reka bentuk perkakasan setiap nod sistem, ia harus terlebih dahulu berusaha untuk mengelakkan konflik data bas yang disebabkan oleh keadaan yang tidak normal yang menyebabkan nod ini menghantar data ke bas. Ambil siri mikrokontrol MCS51 sebagai contoh, kerana ia berada dalam set semula sistem, port I/O adalah output tinggi, jika port I/O disambungkan secara langsung ke pemacu membolehkan terminal DE dari RS -485 Cip antara muka, ia akan menjadikan DE tinggi semasa penetapan semula CPU, supaya nod ini berada dalam keadaan penghantaran. Sekiranya terdapat nod lain pada bas yang menghantar data pada masa ini, penghantaran data akan terganggu dan gagal, atau bahkan menyebabkan seluruh bas disebabkan kegagalan nod dan menyekat komunikasi, yang seterusnya mempengaruhi operasi normal keseluruhan sistem. Dengan mengambil kira kestabilan dan kebolehpercayaan komunikasi, dalam reka bentuk setiap nod harus mengawal pin pemancar cip antara muka bas rs485 direka untuk menamatkan logik songsang, iaitu pin kawalan untuk logik "1", Akhir dari "0"; pin kawalan untuk logik "0", pin kawalan untuk logik "{{1 0}}", pin kawalan untuk logik "0", Kawalan pin untuk logik "0", pin kawalan untuk logik "0". "0" Apabila pin kawalan adalah logik '1', bahagian de adalah '1'. Dalam Rajah 1, CPU pin P1.6 melalui pemacu photocoupler de terminal, supaya pin kawalan tinggi atau tidak normal semula supaya SN75LBC184 sentiasa berada di keadaan penerimaan, dengan itu berkesan mengelakkan nod dari perkakasan kerana tidak normal keadaan yang disebabkan oleh kesan keseluruhan sistem. Ini meletakkan asas untuk komunikasi yang boleh dipercayai dari seluruh sistem.
Di samping itu, terdapat Watchdog Max813L dalam litar, yang secara automatik boleh menetapkan semula program dan menyerahkan kawalan bas Rs -485 apabila nod mempunyai gelung mati atau kesalahan lain. Ini memastikan bahawa keseluruhan sistem tidak akan menjadi bas eksklusif kerana kegagalan nod, mengakibatkan lumpuh seluruh sistem.
2.3 Reka bentuk untuk mengelakkan konflik bas
Apabila nod perlu menggunakan bas, untuk merealisasikan komunikasi bas yang boleh dipercayai, dengarlah bas terlebih dahulu apabila terdapat data yang akan dihantar. Pada antara muka perkakasan, mula -mula membalikkan data yang menerima pin Rs {0}} cip antara muka dan sambungkannya ke pin interrupt int 0 CPU. Dalam Rajah 1, INT0 disambungkan ke output opto-coupler. Apabila bas menghantar data, data SN75LBC184 yang menerima (terminal R) menunjukkan perubahan pada tahap yang tinggi dan rendah, penggunaan CPU yang dihasilkan oleh kelebihan gangguan (juga boleh digunakan untuk menanyakan cara), Anda boleh belajar pada masa ini sama ada bas itu "sibuk", iaitu, sama ada terdapat nod di bas berkomunikasi. Jika "terbiar", anda boleh mendapatkan akses ke bas, yang lebih baik menyelesaikan masalah konflik bas. Atas dasar ini, anda juga boleh menentukan keutamaan pelbagai mesej, supaya mesej keutamaan tinggi dapat dihantar terlebih dahulu, dengan itu meningkatkan lagi sistem masa nyata. Setelah mengamalkan cara ini bekerja, tidak ada lagi perbezaan antara nod tuan dan hamba dalam sistem, dan setiap nod mempunyai akses yang sama ke bas, dengan itu berkesan mengelakkan keadaan di mana beban komunikasi nod individu adalah berat. Kadar penggunaan bas dan kecekapan komunikasi sistem dapat bertambah baik, sehingga tindak balas masa nyata sistem telah diperbaiki, dan bahkan jika nod individu dalam sistem gagal, ia tidak akan mempengaruhi nod lain komunikasi biasa dan kerja biasa. Ini menjadikan sistem "bahaya" yang terdesentralisasi, dengan cara untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan kestabilan sistem.
2.4 RS -485 reka bentuk litar output
Dalam Rajah 1, VD1 ~ VD4 untuk diod limiter isyarat, nilai pengawal voltannya harus memastikan pematuhan dengan standard Rs -485, Vd1 dan Vd3 untuk mengambil 12 V, Vd2 dan Vd4 untuk mengambil 7 V, untuk memastikan bahawa amplitud isyarat adalah terhad kepada -7 ~ +12 V antara keupayaan untuk meningkatkan lagi rintangan kepada overvoltage. Mengambil kira keadaan khas garis (seperti nod cip Rs -485 adalah pecahan litar pintas), untuk mengelakkan bas dari sambungan lain komunikasi terjejas, dalam output isyarat SN75LBC184 disambungkan secara siri dengan dua perintang 20 Ω R1 dan R2, supaya kegagalan perkakasan mesin tidak membuat keseluruhan komunikasi bas terjejas. Dalam pembinaan bidang kejuruteraan sistem aplikasi, kerana pembawa komunikasi adalah pasangan yang berpintal, impedans ciri -cirinya kira -kira 120 Ω, jadi reka bentuk garis, dalam talian penghantaran rangkaian RS485 pada awal dan akhir harus disambungkan ke setiap satu 1 120 Ω Perintang yang sepadan (seperti Rajah 1 dalam R3), untuk mengurangkan refleksi isyarat yang dihantar pada baris.
2.5 Pemilihan Bekalan Kuasa Sistem
Untuk gabungan mikrokontroler Rs {{0}} rangkaian pengukuran dan kawalan, harus diberi keutamaan kepada penggunaan program bekalan kuasa bebas untuk setiap nod, pada masa yang sama, garis kuasa tidak dapat dikongsi dengan RS -485 garis isyarat dengan kabel multi-teras. Garis isyarat RS -485 hendaklah dipilih dari kawasan keratan rentas 0.75 mm2 atau lebih pasangan wayar berpintal daripada garis lurus rata, dan pemilihan bekalan kuasa linear TL750L05 daripada pemilihan bekalan kuasa beralih lebih banyak lagi sesuai. TL750L05 mestilah mempunyai kapasitans output, jika tiada kapasitansi output, voltan output untuk bentuk gelombang gergaji, kelebihan bentuk gelombang gergaji dengan perubahan voltan input, ditambah kapasitansi output, anda boleh menindas fenomena.
3 Pengaturcaraan Perisian
SN75LBC184 Dalam mod penerima, a, b ialah input, r ialah output; Dalam mod pemancar, D ialah input, A, B ialah output. Apabila arah penghantaran diubah sekali, jika input tidak berubah, maka output adalah keadaan rawak pada masa ini, sehingga keadaan input berubah sekali, keadaan output ditentukan. Jelas sekali, selepas memindahkan dari mod penghantaran ke mod penerimaan, jika R rendah sebelum perubahan status A dan B, dan R masih rendah pada bit mula data pertama, CPU berpendapat bahawa tidak ada sedikit permulaan pada masa ini , dan CPU tidak mula menerima data pertama sehingga kelebihan pertama berlaku, yang akan mengakibatkan kesilapan penerimaan. Selepas memindahkan dari mod penerimaan ke mod penghantaran, sebelum perubahan d, jika voltan antara A dan B adalah rendah, dan bit mula data pertama dihantar, voltan antara A dan B masih rendah, dan tidak ada permulaan Bit pada pin A dan B, yang juga akan membawa kepada ralat penghantaran. Penyelesaian untuk mengatasi akibat ini adalah: tuan rumah terus menghantar dua perkataan penyegerakan, kata penyegerakan untuk memasukkan pelbagai kelebihan (seperti 55h, 0 aah), dan hantar dua kali (kali pertama mungkin menerima ralat dan diabaikan), penerima menerima perkataan penyegerakan, data boleh dihantar, dengan itu memastikan komunikasi yang betul.
Untuk bekerja lebih dipercayai, dalam penukaran Bas Negeri RS485 memerlukan kelewatan yang sesuai sebelum menghantar dan menerima data. Amalan khusus dalam keadaan penghantaran data, set terminal kawalan pertama "1", kelewatan 0 5 ms atau lebih, dan kemudian hantar data yang sah, penghantaran data selesai, dan kemudian kelewatan 0. 5 ms, set terminal kawalan "0". Pemprosesan sedemikian akan menjadikan bas mempunyai proses kerja yang stabil semasa penukaran negeri.
Program nod komunikasi mikrokontroler pada dasarnya boleh dibahagikan kepada enam bahagian utama, yang merupakan seksyen yang telah ditetapkan, bahagian permulaan, bahagian program utama, seksyen pengesanan status peranti, bahagian penerima bingkai dan bahagian penghantaran bingkai. Bahagian yang telah ditetapkan terutamanya mentakrifkan isyarat jabat tangan yang digunakan dalam komunikasi, penampan yang digunakan untuk menyimpan maklumat peranti dan pembolehubah untuk menyimpan nombor peranti nod ini. Bahagian pengesanan status peranti akan dapat bertindak balas dengan sewajarnya apabila kegagalan perkakasan berlaku selepas permulaan program. Bahagian program utama harus dapat menerima bingkai perintah dan bertindak balas dengan sewajarnya kepada kandungan perintah itu. Untuk memendekkan panjang, hanya kod bahagian program utama yang diberikan di sini.
4 Kesimpulan
Walaupun terdapat beberapa kekurangan bas Rs -485, tetapi kerana reka bentuk garisnya mudah, murah, mudah dikawal, selagi butirannya ditangani dengan baik, dalam beberapa aplikasi kejuruteraan masih boleh memainkan peranan yang baik. Singkatnya, kunci untuk menyelesaikan kebolehpercayaan projek sebelum permulaan pembinaan harus dipertimbangkan sebelum langkah -langkah yang dapat diambil untuk menyelesaikan masalah secara asas, dan bukannya menunggu sehingga kejuruteraan lewat untuk memperbaiki.