本發(fā)明涉及rs485通信領(lǐng)域，具體是涉及一種避免主從設(shè)備沖突的rs485通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用rs485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。rs485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mv的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。rs485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。rs485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用rs485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。

在通信設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用中，rs485總線構(gòu)成的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用，原因如下：

①rs485總線結(jié)構(gòu)簡單、易于建構(gòu)，由于它采用平衡傳輸，物理介質(zhì)只須一對雙絞線。

②傳輸距離遠(yuǎn)，可達(dá)1200m，速率范圍達(dá)幾十～幾百kb/s。

③總線上可以掛接多個節(jié)點，少則三十幾個，多則上百個，可以滿足大多數(shù)的工業(yè)應(yīng)用需要。

④總線接口芯片豐富，易于購買，如max481、max483、max485、max487、max488、max491、max253、max1480等在市場上是很常見的。

⑤造價低，有很好的性價比。

rs485總線在構(gòu)成現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)時，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式主要有總線式、環(huán)形式、星形式等，其中以總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣。在這種結(jié)構(gòu)中，只需要一對主干線，分散在各處的rs485總線設(shè)備(節(jié)點)可以直接“掛”在總線上。

但是，由于傳輸數(shù)據(jù)的物理介質(zhì)只是一對雙絞線，這就決定了：系統(tǒng)在任一時刻，只能有一個節(jié)點處于發(fā)送狀態(tài)，其他rs485節(jié)點必須處于接收狀態(tài)，所以rs485總線只能以半雙工方式進(jìn)行通信。

如果現(xiàn)場各分布節(jié)點的實時操作性要求不十分嚴(yán)格，或系統(tǒng)中節(jié)點數(shù)不是很大時，常采用主-從工作模式，即系統(tǒng)中只存在唯一的主節(jié)點(通常是上位計算機(jī))，其余各節(jié)點都處于從屬地位。

總線的占用與分配完全由主節(jié)點來主導(dǎo)，從節(jié)點要完全“聽從”主節(jié)點的“指揮”。主節(jié)點以巡回輪流的方式，逐一掃描各節(jié)點，并與其建立通信聯(lián)系。掃描是以廣播方式進(jìn)行的，掃描編碼串中的地址字段包含有某個待訪問節(jié)點的地址，所有從節(jié)點都接收同一編碼串，然而，只有與編碼串中地址相同的節(jié)點，才會對接收的代碼進(jìn)行分析、執(zhí)行主機(jī)命令、修改某些現(xiàn)場參數(shù)，并將現(xiàn)場的狀態(tài)數(shù)據(jù)回傳給主機(jī)，發(fā)送完畢后立刻釋放總線。其他rs485節(jié)點則由于地址不符，故會棄掉剛才收到的碼串，不作任何回應(yīng)。

可以看出，當(dāng)rs485節(jié)點數(shù)較多時，對各節(jié)點輪流掃描一遍所需要的時間開銷是相當(dāng)可觀的，這意味著系統(tǒng)實時性差，rs485總線的通信效率降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種避免主從設(shè)備沖突的rs485通信系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)主設(shè)備和從設(shè)備在自己的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，有效提高設(shè)備的實時性和可靠性。

本發(fā)明提供一種避免主從設(shè)備沖突的rs485通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個主設(shè)備和多個從設(shè)備，

主設(shè)備檢測到有從設(shè)備上電時，主設(shè)備在自己的時隙內(nèi)，將主設(shè)備的當(dāng)前時間、時間戳打包為時間同步數(shù)據(jù)，發(fā)送到上電的從設(shè)備；該從設(shè)備接收到主設(shè)備發(fā)來的時間同步數(shù)據(jù)后進(jìn)行組包，根據(jù)組包后的時間同步數(shù)據(jù)更新自己的時間和時間戳，直至?xí)r間同步成功；

從設(shè)備在自己的時隙，將時間同步成功的響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給主設(shè)備；主設(shè)備接收到從設(shè)備發(fā)來的響應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行組包，根據(jù)組包后的響應(yīng)數(shù)據(jù)，確認(rèn)主從設(shè)備的時間同步成功；

主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，避免主從設(shè)備沖突。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程如下：主設(shè)備帶4個從設(shè)備時，以1秒為一個發(fā)送數(shù)據(jù)周期，將1秒分為5個200毫秒，主設(shè)備和4個從設(shè)備在每個200毫秒里有20毫秒的發(fā)送時隙，主從設(shè)備之間有20毫秒的空隙，避免它們在自己的空隙時隙發(fā)送數(shù)據(jù)時沖突。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，主設(shè)備先根據(jù)當(dāng)前時間和時間戳算出一個差值，分析差值處于1到1000ms的哪個區(qū)間，再判斷是否在自己的時隙內(nèi)，如果在，直接發(fā)送數(shù)據(jù)；如果不在，等自己的時隙到了再發(fā)送數(shù)據(jù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主設(shè)備檢測到有從設(shè)備上電之前，主從設(shè)備各自進(jìn)行rs485初始化。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述rs485初始化的過程為：創(chuàng)建rs485發(fā)送任務(wù)、rs485發(fā)送任務(wù)隊列、rs485接收任務(wù)、rs485接收任務(wù)隊列。

本發(fā)明還提供一種避免主從設(shè)備沖突的rs485通信方法，包括以下步驟：

主設(shè)備檢測到有從設(shè)備上電時，主設(shè)備在自己的時隙內(nèi)，將主設(shè)備的當(dāng)前時間、時間戳打包為時間同步數(shù)據(jù)，發(fā)送到上電的從設(shè)備；該從設(shè)備接收到主設(shè)備發(fā)來的時間同步數(shù)據(jù)后進(jìn)行組包，根據(jù)組包后的時間同步數(shù)據(jù)更新自己的時間和時間戳，直至?xí)r間同步成功；

從設(shè)備在自己的時隙，將時間同步成功的響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給主設(shè)備；主設(shè)備接收到從設(shè)備發(fā)來的響應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行組包，根據(jù)組包后的響應(yīng)數(shù)據(jù)，確認(rèn)主從設(shè)備的時間同步成功；

主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，避免主從設(shè)備沖突。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程如下：主設(shè)備帶4個從設(shè)備時，以1秒為一個發(fā)送數(shù)據(jù)周期，將1秒分為5個200毫秒，主設(shè)備和4個從設(shè)備在每個200毫秒里有20毫秒的發(fā)送時隙，主從設(shè)備之間有20毫秒的空隙，避免它們在自己的空隙時隙發(fā)送數(shù)據(jù)時沖突。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，主設(shè)備先根據(jù)當(dāng)前時間和時間戳算出一個差值，分析差值處于1到1000ms的哪個區(qū)間，再判斷是否在自己的時隙內(nèi)，如果在，直接發(fā)送數(shù)據(jù)；如果不在，等自己的時隙到了再發(fā)送數(shù)據(jù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主設(shè)備檢測到有從設(shè)備上電之前，還包括以下步驟：主從設(shè)備各自進(jìn)行rs485初始化。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述rs485初始化的過程為：創(chuàng)建rs485發(fā)送任務(wù)、rs485發(fā)送任務(wù)隊列、rs485接收任務(wù)、rs485接收任務(wù)隊列。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

(1)本發(fā)明利用時分解決rs485通信沖突的問題，不需要像以往那樣必須是主設(shè)備發(fā)送從設(shè)備回應(yīng)，從設(shè)備可以自由發(fā)送數(shù)據(jù)到主設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)主設(shè)備和從設(shè)備在自己的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，有效提高設(shè)備的實時性和可靠性。申請人在新改版的智能odn系統(tǒng)中采用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)及通信方法，能夠移植和無縫的替代傳統(tǒng)的rs485通信一問一答的通信方式。

(2)如果應(yīng)用現(xiàn)場對實時性有較高要求，例如要及時上傳某個設(shè)備的突發(fā)狀態(tài)，就必須讓從節(jié)點也能夠享有總線控制權(quán)。本發(fā)明具有并發(fā)性、高效率、安全性、冗余性，并且便于管理，能滿足通信設(shè)備大批量數(shù)據(jù)采集、并行、可靠安全的配置管理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中避免主從設(shè)備沖突的rs485通信方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明實施例中主從設(shè)備的時隙圖。

圖3是本發(fā)明實施例中主從設(shè)備根據(jù)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本發(fā)明實施例提供一種避免主從設(shè)備沖突的rs485通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個主設(shè)備和多個從設(shè)備。

本發(fā)明實施例還提供一種避免主從設(shè)備沖突的rs485通信方法，包括以下步驟：

主從設(shè)備各自進(jìn)行rs485初始化，rs485初始化的過程為：創(chuàng)建rs485發(fā)送任務(wù)、rs485發(fā)送任務(wù)隊列、rs485接收任務(wù)、rs485接收任務(wù)隊列；

主設(shè)備檢測到有從設(shè)備上電時，主設(shè)備在自己的時隙內(nèi)，將主設(shè)備的當(dāng)前時間、時間戳打包為時間同步數(shù)據(jù)，發(fā)送到上電的從設(shè)備；該從設(shè)備接收到主設(shè)備發(fā)來的時間同步數(shù)據(jù)后進(jìn)行組包，根據(jù)組包后的時間同步數(shù)據(jù)更新自己的時間和時間戳，直至?xí)r間同步成功；

從設(shè)備在自己的時隙，將時間同步成功的響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給主設(shè)備；主設(shè)備接收到從設(shè)備發(fā)來的響應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行組包，根據(jù)組包后的響應(yīng)數(shù)據(jù)，確認(rèn)主從設(shè)備的時間同步成功；

主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，避免主從設(shè)備沖突。

參見圖1所示，本發(fā)明實施例中避免主從設(shè)備沖突的rs485通信方法，具體包括以下步驟：

步驟101、主從設(shè)備各自進(jìn)行rs485初始化，rs485初始化的過程為：創(chuàng)建rs485發(fā)送任務(wù)、rs485發(fā)送任務(wù)隊列、rs485接收任務(wù)、rs485接收任務(wù)隊列；

步驟102、主設(shè)備檢測到從設(shè)備上電后，主設(shè)備取當(dāng)前時間和時間戳，將當(dāng)前時間和時間戳打包到時間同步數(shù)據(jù)中，并打入到rs485發(fā)送任務(wù)隊列；

步驟103、主設(shè)備的rs485發(fā)送任務(wù)取出時間同步數(shù)據(jù)，并根據(jù)自己的時隙發(fā)送時間同步數(shù)據(jù)給從設(shè)備；

步驟104、從設(shè)備的rs485接收任務(wù)收到時間同步數(shù)據(jù)并組包，因為rs485數(shù)據(jù)可能會被分包發(fā)送，所以接收方(從設(shè)備)必須要對rs485數(shù)據(jù)包進(jìn)行組包；

步驟105、從設(shè)備從組包后的時間同步數(shù)據(jù)中獲取當(dāng)前時間和時間戳，將獲取的當(dāng)前時間設(shè)置為從設(shè)備的當(dāng)前時間，并將獲取的時間戳設(shè)置為從設(shè)備的時間戳，直至同步成功；

步驟106、從設(shè)備將時間同步響應(yīng)數(shù)據(jù)打入到自己的rs485發(fā)送隊列中；

步驟107、從設(shè)備的rs485發(fā)送任務(wù)從rs485發(fā)送隊列中取出時間同步響應(yīng)數(shù)據(jù)，根據(jù)自己的時隙，發(fā)送時間同步響應(yīng)數(shù)據(jù)給主設(shè)備；

步驟108、主設(shè)備的rs485接收任務(wù)在收到從設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)后組包；

步驟109、主設(shè)備根據(jù)組包后的時間同步響應(yīng)數(shù)據(jù)，確認(rèn)主從設(shè)備的時間同步成功，后續(xù)，主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)而不會沖突。

本發(fā)明實施例利用時分解決rs485通信沖突的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)主設(shè)備和從設(shè)備在自己的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，有效提高設(shè)備的實時性和可靠性。

主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程如下：主設(shè)備帶4個從設(shè)備時，以1秒為一個發(fā)送數(shù)據(jù)周期，將1秒分為5個200毫秒，主設(shè)備和4個從設(shè)備在每個200毫秒里有20毫秒的發(fā)送時隙，參見圖2所示，主從設(shè)備之間有20毫秒的空隙，避免它們在自己的空隙時隙發(fā)送數(shù)據(jù)時沖突。

主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，主設(shè)備先根據(jù)當(dāng)前時間和時間戳算出一個差值，分析差值處于1到1000ms的哪個區(qū)間，再判斷是否在自己的時隙內(nèi)，如果在，直接發(fā)送數(shù)據(jù)；如果不在，等自己的時隙到了再發(fā)送數(shù)據(jù)。

參見圖3所示，主從設(shè)備在各自的空隙時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的具體流程如下：

步驟201、主設(shè)備的rs485發(fā)送任務(wù)從rs485發(fā)送任務(wù)隊列中獲取時間同步數(shù)據(jù)；

步驟202、主設(shè)備計算出當(dāng)前時間和時間戳的差值，時間差值是1到1000毫秒之間的一個數(shù)；

步驟203、主設(shè)備根據(jù)時間差判斷自己是否處于發(fā)送時隙內(nèi)，如果是，就到轉(zhuǎn)到步驟204；如果不是，就轉(zhuǎn)到步驟205；

步驟204、主設(shè)備在自己的時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟205、主設(shè)備等到自己的時隙再發(fā)送數(shù)據(jù)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明實施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。