一種實現(xiàn)載波監(jiān)聽多點接入/沖突檢測的多主RS485總線
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２．３ 驅(qū)動器無延遲自動切換邏輯
為了實現(xiàn)驅(qū)動器的無延遲自動切換，ＴＸＤ信號反相后接到驅(qū)動器使能，而驅(qū)動器輸入直接接地，如圖５所示。這樣處理使驅(qū)動器只在數(shù)據(jù)為０時打開，把數(shù)據(jù)０發(fā)出去。
而當數(shù)據(jù)為１或者無數(shù)據(jù)時立刻關閉，縮短了切換時間。但是這樣做，使得數(shù)據(jù)１無法被正常發(fā)送出去。為使串行數(shù)據(jù)能被正確地接收，有兩個辦法產(chǎn)生數(shù)據(jù)中的１。第一個辦法，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，該信號在總線空閑、開路和短路時輸出邏輯１，并且與ＲＸＤ信號同相。第二個辦法，使用類似ＭＡＸ３０８０自帶故障保護（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、開路和短路時輸出邏輯１。如果總線上的每一個節(jié)點都使用這些方法，那么所有節(jié)點都可以實現(xiàn)驅(qū)動器無延遲自動切換而不必擔心數(shù)據(jù)中的１不能被正確接收。２．４ 軟件的實現(xiàn)
發(fā)送數(shù)據(jù)方面，只需將標準串口函數(shù)ｐｕｔｃ（）封裝成一個函數(shù)RS485ＰｕｔＳｔｒｉｎｇ（）發(fā)送數(shù)據(jù)即可。在RS485ＰｕｔＳｔｒｉｎｇ（）函數(shù)中，能夠方便地實現(xiàn)各種總線狀態(tài)判斷策略，甚至是ＣＳＭＡ／ＣＤ協(xié)議，實現(xiàn)載波監(jiān)聽，邊發(fā)送邊監(jiān)聽。也可以在此函數(shù)的基礎上進行諸如定義不同數(shù)據(jù)包的實時性級別、定義總線超時判斷等高級編程。
該函數(shù)的主要流程如圖６。
判斷總線狀態(tài)就是簡單地讀取總線狀態(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)判斷一段時間，具體的總線狀態(tài)判斷策略要根據(jù)通信協(xié)議進行調(diào)整。
如果判斷總線空閑，即可進行數(shù)據(jù)發(fā)送。在發(fā)送過程中可以方便地繼續(xù)讀取總線狀態(tài)以進行邊發(fā)送邊監(jiān)聽的沖突檢測。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)入強化沖突流程（繼續(xù)發(fā)送幾個０ｘ００以使各方都確認發(fā)生了總線沖突），然后再進入總線偵聽流程。以往的RS485總線沖突檢測處理機制是通過對自己所發(fā)送的數(shù)據(jù)進行監(jiān)聽接收，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，在軟件實現(xiàn)上比較復雜。而本系統(tǒng)的沖突檢測非常簡單：發(fā)送完一個字節(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，因為接收器常開，所以仍然可以使用串行接收器的中斷服務程序，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的話，在自己發(fā)送數(shù)據(jù)時，要記住將串行接收器中斷關閉，發(fā)送完畢后再打開，以避免運行不必要的中斷服務程序。
另外，還可以結(jié)合驅(qū)動器和總線狀態(tài)判斷邏輯對總線進行開路和短路的檢測／報警。具體說就是某一個節(jié)點使能總線驅(qū)動器，然后判斷總線狀態(tài)，如果仍然顯示總線空閑，說明總線短路或者總線到總線狀態(tài)判斷邏輯之間開路了。
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，就會因為對邏輯０的要求而不滿足RS485的－２００ｍＶ門限電平標準。若采用另一個具有故障保護功能的接收器并聯(lián)的話，固然能滿足－２００ｍＶ門限電平標準，但整個節(jié)點的輸入阻抗將降低到６ｋΩ。
以上不足之處都在于無法完全滿足標準RS485總線標準，但在特定條件下是不會影響工作效果的。例如阻抗雖然降低了，但是當節(jié)點數(shù)不超過１６時，是能夠很好地工作的。
實驗表明，這種實現(xiàn)了CSMA/CD的多主式RS485總線工作穩(wěn)定，可靠性高，大大提高了實時性。特別適合于強調(diào)實時性的分布式控制系統(tǒng)，能夠方便地實現(xiàn)點與點之間的控制信息實時交換。
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