解析多處理器模式下RS485總線在飛機配電系統(tǒng)中的應用

結合主從通信原理和差別延時偵聽總線的方法，整個通信網絡的運行方式如下：設某時刻 RS485 總線空閑，LBPCU 為最高級別主處理器，則 LBPCU 監(jiān)聽總線后可發(fā)送三種數(shù)據(jù)：一是向所有 GCU 及 RPDU發(fā)送 Y/N 狀態(tài)詢問指令 cmdY/N， 二是向部分 GCU 及RPDU 發(fā)送數(shù)據(jù)上報指令 cmdk，三是向 RBPCU 發(fā)送數(shù)據(jù)，這三種發(fā)送過程如圖 5 所示。若 LBPCU 發(fā)送了 Y/N 狀態(tài)詢問指令 cmdY/N，則 RBPCU 及 LBPCU均可得知所有 GCU 及 RPDU 是否有數(shù)據(jù)上報要求;若 LBPCU 發(fā)送了數(shù)據(jù)上報指令 cmdk， 該指令中包含需上報數(shù)據(jù)的所有從處理器的地址，這些從處理器進行數(shù)據(jù)輪報，在這個過程中，LBPCU 及 RBPCU 均接收所有數(shù)據(jù)的上報; 若LBPCU向RBPCU發(fā)送了數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)中應當包含 LBPCU 的工作狀態(tài)。

無論 LBPCU發(fā)送了哪種數(shù)據(jù)，在動作完成后都降低優(yōu)先級，同時RBPCU 提高優(yōu)先級， 此時 RBPCU 的優(yōu)先級變?yōu)樽罡?。此后，當總線空閑時，則可由 RBPCU 控制總線，其動作方式與 LBPCU 一致。

5 .多處理器 R S 4 8 5 總線的實現(xiàn)

5.1 RS485 總線接口電路的設計

本文中 RS485 總線終端由 TI 公司的 DSPTMS320F2812 及 RS485 收發(fā)器 SN65HVD11 構成。DSP 內自帶了 2 個串口模塊 SCIA 和 SCIB，這兩個模塊均有串口接收引腳 SCIRXD 及串口發(fā)送引腳SCITXD。RS485 總線接口電路如圖 6 所示，其中，兩個 SN65HVD11 輸出端 A 端及 B 端均分別連接至RS485 總線 A、 B， 從而形成了總線終端的雙余度接口;SN65HVD11的RE端與DE端并聯(lián)后， 與主處理器DSP的控制信號 485C 相連，構成一個半雙工的總線接口，因此在任意時刻，該收發(fā)器只能處于接收狀態(tài)(485C為低電平) 或發(fā)送狀態(tài) (485C 為高電平) ; SN65HVD11的 R 端及 D 端分別與 DSP 的串口模塊接口 SCIRXD及 SCITXD 相連;R1 為 120Ω，是 RS485 總線的匹配電阻，在圖 1 所示的通信網絡中，僅有 2 個總線接口處需加入該電阻， 以滿足 RS485 總線的阻抗匹配要求;R2 為串口 SCIB 接收端的上拉電阻， 由于 DSP 的該引腳內部沒有上拉，需外接上拉電阻保證該引腳在總線空閑時始終為高。需要注意的是，為提高通信網絡的可靠性，減小 RS485 總線上的共模干擾等問題，需將總線上各個節(jié)點的地線連接起來，形成共同的低阻抗信號地。

5.2 多主通信的軟件設計

本文中所涉及的 RS485 總線通信網絡包括 2 個主處理器 LBPCU 及 RBPCU，多個從處理器 RPDU 及GCU。軟件設計主要包括：主處理器發(fā)送，主處理器接收，主處理器自檢測，從處理器發(fā)送，從處理器接收。由于從處理器不涉及優(yōu)先級改變及總線監(jiān)聽等過程，只是常規(guī)的指令響應和數(shù)據(jù)發(fā)送，本文只給出主處理器發(fā)送、接收及自檢測的流程。主處理器發(fā)送數(shù)據(jù)或指令前，需偵聽總線是否空閑，完成一次數(shù)據(jù)或指令發(fā)送后，需修改優(yōu)先級。其軟件流程如圖 7 所示， 圖中 Pri 表示主處理器當前的優(yōu)先級，t 為等待時間，其計算方法如式(1)所示。

據(jù)的發(fā)送和接收過程， 串口 SCIB 監(jiān)控串口 SCIA 是否正常，實現(xiàn)通信的自檢測。

串口 SCIB 實現(xiàn)自檢的過程如下：在主處理器發(fā)送數(shù)據(jù)時，串口 SCIB 將串口SCIA 發(fā)送的數(shù)據(jù)讀回，若與發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，則表明串口 SCIA 發(fā)送正常;在主處理器接收數(shù)據(jù)時，若串口 SCIB 接收的數(shù)據(jù)與串口 SCIA 相同，則表明串口SCIA 接收正常。自檢測的流程如圖 9 所示。

5.3 實驗結果

本文利用 DSP 及收發(fā)器構成了如圖1 所示的通信網絡， 并進行了相關實驗。 圖10為LBPCU的串口SCIA發(fā)送數(shù)據(jù)時，引腳 SCIATXD 及控制信號 485CA 的波形，由圖 10 可知接口電路能夠正常工作。圖 11 為LBPCU 運行時， 串口 SCIA 的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳 SCIATXD及接收引腳 SCIARXD 上的電壓波形，由圖 11 可知，系統(tǒng)運行時沒有發(fā)生總線沖突現(xiàn)象。

.結束語

本文針對飛機配電系統(tǒng)通信網絡的要求及 RS485總線的特點，設計了一套帶有多處理器的 RS485 通信網絡。文章著重研究了避免 RS485 總線沖突的方法，提出了一種適用于飛機配電系統(tǒng)通信網絡的避免總線沖突方法，并用實驗驗證了方法的正確性，實驗結果表明本文設計的方法能夠實現(xiàn)飛機配電系統(tǒng)的通信，并避免總線發(fā)現(xiàn)沖突。該方法同樣適用于其他含有少數(shù)主處理器和多數(shù)從處理結構的通信網絡。