CN103455461B - 用于提高rs485总线通信可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：由总线上被置为发送状态的发送端发送数据任务；为发送端设置发送状态保持时间；使总线进入静音状态，并且由总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时；由至少一个接收端实时监听总线上是否有数据，如果没有数据，则重复进行数据监听，否则进入下一步骤；判断静音计时是否大于预定静音时间，如果不大于，则重复进行判断，否则进入下一步骤；判断数据是否正确，如果不正确，则丢弃数据并重复进行数据监听，否则进入下一步骤；以及由至少一个接收端接收数据，用于进一步处理。该方法能够使通信总线上的静音后数据的发送和接收同步处理，并且具有较强的单独对抗干扰的能力。

Description

用于提高RS485总线通信可靠性的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地涉及一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法。

背景技术

在微控制单元(MCU)之间中长距离通信的诸多方案中，RS485总线方案因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点而广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。然而，RS485总线在抗干扰方面存在很大缺陷。具体而言，由于实际应用系统中MCU往往数量较多且分布较远，因而现场会存在各种干扰，从而导致通信的可靠性较差。

通常，在通信领域采用“静音”技术来改善RS485总线通信可靠性。如本文中所使用的“静音”技术意指通过强制通信总线上的电平以消除总线上的杂波。常规的“静音”技术其原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

虽然这种“静音”技术能够有效地抑制总线上的杂波，但是由于在某些特定情况下，总线(例如，图1中的A、B总线)上不能接上拉电阻，而此时总线上干扰又特别严重，因而会严重影响到通信的可靠性。下面，将参照图1对此加以描述。

参照图1，其中示出了现有的采用RS485总线的通信电路原理。

RS485总线具有如下特性：逻辑“1”以两线间电压差为+(2～6)V表示；逻辑“0”以两线间电压差为-(2～6)V表示。

RS485总线是标准的双向主从方式多点通信总线。利用“静音”技术，当某个设备发送数据时，总线被强制置为发送状态，且其他各设备处于被动接收状态。此时，总线电平被强制，从而使干扰信号受到抑制。这里需予以注意，一个总线上同时只能有一个节点设备被置为发送状态，而其他设备只能处于接收状态。

当总线上没有设备要发送数据时，总线被释放。此时，总线易受干扰，因而总线上所有设备都会接收到干扰信号，从而致使通信可靠性降低。

目前，存在以下几种通过软件提高RS485总线通信可靠性的方法。

(1)重复发送帧头码

该方法的原理在于，在总线上处于发送状态的节点开始发送之前，连续重复发送帧头码，使得所有接收节点都能在收到重复帧头码之前，开始重新接收数据。然而其存在占用资源较多的缺点。

(2)增加校验

该方法的原理在于，接收节点通过增加校验的严密性，以确保数据的正确性。然而其单独对抗干扰的能力有限，在通信距离长且干扰严重的情况下几乎不起作用。

(3)数据包拣选

该方法的原理在于，通过接收设备持续地从收到的垃圾数据中拣选正确的数据包。然而其存在使CPU工作效率降低的缺点。

鉴于上述原因，本领域中需要一种提高RS485总线通信可靠性的方法，以克服上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，根据本发明的一个方面，提供一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：

步骤S1：由所述总线上被置为发送状态的发送端发送数据任务；

步骤S2：为所述发送端设置发送状态保持时间；

步骤S3：使所述总线进入静音状态，并且由所述总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时；

步骤S4：由所述至少一个接收端实时监听所述总线上是否有数据，

如果所述总线上没有数据，则重复步骤S4，

否则进入步骤S5；

步骤S5：判断所述静音计时是否大于预定静音时间，

如果所述静音计时不大于预定静音时间，则重复步骤S5，

否则进入步骤S6；

步骤S6：判断所述数据是否正确，

如果所述数据不正确，则丢弃所述数据并重复步骤S4，

否则进入步骤S7；以及

步骤S7：由所述至少一个接收端接收所述数据，用于进一步处理。

优选地，所述发送状态保持时间为3～10mS。

优选地，所述发送状态保持时间为10mS。

优选地，所述发送状态保持时间比所述预定静音时间长。

优选地，所述预定静音时间为6mS。

优选地，所述至少一个发送端在经过所述发送状态保持时间之后开始发送数据。

优选地，步骤S2和步骤S3是同步进行的。

优选地，所述方法在步骤S7之后进一步包括：返回到步骤S4，继续实时监听。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：

步骤S1：由所述总线上被置为发送状态的发送端发送数据任务；

步骤S2：为所述发送端设置发送状态保持时间；

步骤S3：判断是否经过所述发送状态保持时间，

如果没有经过所述发送状态保持时间，则重复步骤S3，

否则进入步骤S4；以及

步骤S4：由所述发送端发送数据。

优选地，所述发送状态保持时间为3～10mS。

优选地，所述发送状态保持时间为10mS。

优选地，所述方法在步骤S4之后进一步包括：使所述发送端退出发送状态。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：

步骤S1：使所述总线进入静音状态，并且由所述总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时；

步骤S2：由所述至少一个接收端实时监听所述总线上是否有数据，

如果所述总线上没有数据，则重复步骤S2，

否则进入步骤S3；

步骤S3：判断所述静音计时是否大于预定静音时间，

如果所述静音计时不大于所述预定静音时间，则重复步骤S3，

否则进入步骤S4；

步骤S4：判断所述数据是否正确，

如果判断所述数据不正确，则返回至步骤S2，

否则进入步骤S5；以及

步骤S5：由所述至少一个接收端接收所述数据，用于进一步处理。

优选地，所述预定静音时间为6mS。

首先，根据本发明的方法，采用发送端先强制总线静音的方式，通过发送端和接收端软件的配合，能够使通信总线上的静音后数据的发送和接收同步处理，并且能够单独对抗干扰，因而尤其适用于通信距离长且干扰严重的情况。

其次，根据本发明的方法，由于主要基于发送端和接收端的软件之间的相互配合，因而能够在硬件条件不变的前提下，仅通过软件来提高通信的可靠性，从而能够提高CPU工作效率、减少资源开销、降低成本。

再者，根据本发明的方法适用于采用RS485总线的通信技术。

以上对本发明示例性实施例的简要概括用于提供对这类实施例的基本理解。此概括并不是本发明设想的所有方面的宽泛概述，并且既非意图确定所有实施例的关键或决定性要素，也非意图限制任何或者所有实施例的范围。其唯一目的在于简要地提出一个或多个方面的一些构思，作为下面更为详细的描述的前序。为了实现前述的以及相关的目的，一个或多个实施例包括将在下面充分描述且在权利要求书中特别指出的特征。下面的描述和附图详细地阐述了一个或多个实施例的某些示例性特征。不过，这些特征仅通过可以采用各方面原理的各种方式中的一些来加以说明，但此描述意图包括所有这样的方面及其等同物。

附图说明

附图包含于说明书中并构成说明书的一部分，示出了本发明的一个或多个示例性实施例，与详细描述一起用于解释本发明实施例的原理和实施方式。

附图中：

图1示出了现有的采用RS485总线的通信电路原理；

图2示出了仅发送端的程序处理步骤的流程图；

图3示出了发送端软件处理的信号流的一个示例；

图4示出了仅接收端的程序处理步骤的流程图；

图5示出了接收端软件处理的信号流的一个示例；以及

图6示出了根据本发明方法的发送端和接收端经由软件相互配合的完整流程图。

具体实施方式

以下，将围绕采用RS485总线的通信方式来描述本发明的示例性实施例。本领域普通技术人员应认识到，下面的描述仅仅是示例性的而并非意图以任何方式进行限定。受益于此公开内容的本领域技术人员将容易获得其他实施例的启示。现在，将更为详细地描述如图所示的示例性实施例的实施方式。贯穿全部附图以及下列描述，相同的附图标记将尽可能用于表示相同或相似的对象。

下面，将参照图2至图6来详细描述根据本发明的方法是如何提高RS485总线的通信可靠性的。

参照图2描述在发送端进行的软件处理，图2中所示为仅发送端的程序处理步骤的流程图。

首先，在步骤S210，由被置为发送状态的一个发送端发送数据任务。

接着，在步骤S220，为该发送端设置发送状态保持时间，例如，10mS。

接着，在步骤S230，判断是否经过发送状态保持时间。如果没有经过发送状态保持时间(步骤S230中判断结果为“否”)，则重复步骤S230，继续进行判断。如果经过了发送状态保持时间(步骤S230中判断结果为“是”)，则进入步骤S240。

然后，在步骤S240，由被置为发送状态的发送端发送数据。

最后，在步骤S250，该发送端退出发送状态，结束此次数据发送。

通过上述方法，在不改变原有硬件的前提下，于发送端发送数据之前，设置发送状态保持时间。该发送状态保持时间例如为几个字节。优选地，该发送状态保持时间为3～10mS或3～10字节的时间。设置该发送状态保持时间的目的在于，使同一个总线上的其他接收端能够分辨出可靠的预定静音时间，以便充分滤除干扰杂波，从而确保之后接收的数据的正确性。

可结合图3理解发送端的软件处理方法，图3中示出了发送端软件处理的信号流的一个示例。其中，假定波特率为9600，1为起始位、8为数据位、1为停止位。如图3所示，发送状态保持时间被设定为10mS或10个字节的时间。

另一方面，与发送端软件处理同步地，在接收端进行软件处理。当接收端超过几个字节(即，预定静音时间)没有收到数据时，就清空接收缓存，重新开始接收数据。

此处，需提请注意的是，在发送端设置的发送状态保持时间一般被设定为比预定静音时间长，以便避免总线上的不同设备由于其CPU工作周期不同而产生错误判断。

关于在接收端进行的软件处理，可进一步参照图4加以理解。图4中，示出了仅接收端程序处理步骤的流程图。

首先，在步骤S410，使总线进入静音状态，并且由总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时。

接着，在步骤S420，由所述至少一个接收端实时监听总线上是否有数据。如果总线上没有数据(步骤S420中判断结果为“否”)，则重复步骤S420，继续实时监听总线上是否有数据。如果总线上有数据(步骤S420中判断结果为“是”)，则进入步骤S430，进行静音计时判断。如果在步骤S430判断静音计时大于预定静音时间(步骤S430中判断结果为“是”)，例如，6mS或6个字节的时间，则进入步骤S440。否则(步骤S430中判断结果为“否”)，重复步骤S430。

如果在步骤S440判断数据不正确(步骤S440中判断结果为“否”)，则认为该数据为误码，即干扰信号，并返回到步骤S420，继续实时监听总线上是否有数据。这里提请注意，在该步骤中，通过识别误码数据(即干扰信号)而将其滤除，从而达到抑制总线上干扰信号的目的。

如果在步骤S440判断数据正确(步骤S440中判断结果为“是”)，则前进至步骤S450，接收该数据用于进一步处理。在经过发送保持时间10mS之后(即，图5中所示时刻B处)，开始接收正确的数据，即不含干扰信号的正确数据。

更具体来讲，当总线上有一个发送端被置为发送状态时，该发送端并不立即发送数据，而是为其先设置例如10mS的发送状态保持时间，并且此时总线进入静音状态，且所有接收端从这时开始静音计时。当静音计时超过6mS时，则开始判断数据是否正确。由于此时发送端并没有真正发送数据，所以在超过6mS之后，总线上所有接收端之前收到的数据都会被判断为误码数据，从而被丢弃。在经过10mS的发送状态保持时间之后，即从第10mS开始，发送端开始发送数据。即是说，从第10mS开始任何接收端收到的数据都将是由发送端发送的正确数据。因此，保证了接收端数据接收的完整性以及接收端数据接收与发送端数据发送的同步性。

这里，需提请注意的是，上面提及的发送状态保持时间不限于10mS，而是可以有其他选择，例如，2mS、3mS、4mS、5mS、6mS、7mS、8mS、9mS，并且还可以例如为11mS、12mS、13mS、14mS或更长。发送状态保持时间优选为3～10mS。此外，发送状态保持时间优选比总线的预定静音时间长，以便确保总线上的不同设备有足够的时间对所接收数据正确与否进行判断，从而避免判断错误。另外，上面提及的预定静音时间也不限于6mS，而是可以根据总线标准或者通过手动设置而有其他选择，例如，2mS、4mS、5mS等。但优选地，期望静音时间足够长，以充分滤除总线上的杂波干扰。

请结合图5理解接收端的软件处理方法，图5中示出了接收端软件处理的信号的一个示例。其中，假定波特率为9600，1为起始位、8为数据位、1为停止位。如图5所示，静音时间例如为6mS或6个字节的时间。如果经过6个字节静音时间仍没有新数据，则在时刻A处清除接收缓存，准备接收后面的数据，并在时刻B处开始接收正确而无干扰信号的数据。

下面，将参照图6描述根据本发明的用于提高RS485总线的通信可靠性的方法。图6中示出了该方法的完整流程图。通过图6及对其进行的描述，能够更为透彻地理解总线上发送端和接收端之间经由软件的相互配合。

首先，在步骤S610，由总线上被置为发送状态的发送端发送数据任务。

接着，在步骤S620，为被置为发送状态的发送端设置发送状态保持时间。

接着，在步骤S630，使总线进入静音状态，并且由总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时。

接着，在步骤S640，由至少一个接收端实时监听总线上是否有数据。如果总线上没有数据，则重复步骤S640，否则进入步骤S650。

接着，在步骤S650，判断至少一个接收端的静音计时是否大于预定静音时间，如果至少一个接收端的静音计时不大于预定静音时间，则重复步骤S650，否则进入步骤S660。

接着，在步骤S660，判断至少一个接收端缓存的数据是否正确，如果该数据不正确，则丢弃该数据并重复步骤S640。如果该数据被判断为正确，则进入步骤S670。

最后，在步骤S670，由至少一个接收端接收被判断为正确的数据，用于进一步处理。

这里，需提请注意的是，步骤S620和步骤S630可同步进行。而且，在步骤S670完成之后，处理可以回到步骤S640，继续监听数据，以接收后续的数据。

此外，需予以理解的是，该方法不仅可以分别由发送端和接收端通过软件相互配合来实施，也可以全部由总线上的一个独立的MCU单独实施。

如上所述，根据本发明的方法，采用发送端先强制总线静音的方式，通过发送端和接收端软件的配合，能够使通信总线上的静音后数据的发送和接收同步处理，并且具有较强的单独对抗干扰的能力，因而尤其适用于通信距离长且干扰严重的情况。

其次，根据本发明的方法，由于主要基于发送端和接收端的软件之间的相互配合，因而能够在硬件条件不变的前提下，仅通过软件来提高通信的可靠性，从而能够提高CPU工作效率、减少资源开销、降低成本。

再者，根据本发明的方法适用于采用RS485总线的通信技术。

为了清楚起见，这里所描述的实施方式的常规特征并未全部示出和描述。应予以认识的是，在任何这类实际的实施方式的开发中，为了达到开发者的特定目标，例如符合与应用程序相关的制约，必须做出大量特定的实施方式决策，以及这些特定目标将根据不同的实施方式和不同的开发者而改变。而且，应予认识到的是，这类开发工作可能是复杂和耗时的，但不论如何，对于受益于本申请的本领域一般技术人员而言，都将是常规的工程任务。

此外，要理解的是，这里所使用的措辞或术语仅为了说明而非限制，这样，本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员鉴于这里所给出的教导并结合相关领域的技术人员的知识予以解释。而且，除非如此明确地予以阐述，否则说明书或权利要求书中的任何术语都并非意图表示不常见的或特殊的意思。

这里所披露的各种实施例囊括了本申请中用于说明而涉及的已知构成要素的现在和将来的已知等同物。此外，虽然已经示出和描述了这些实施例及应用，但对于受益于本申请的本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本申请中所披露的发明构思的情况下，比上面提及的更多的修改例都是可能的。

Claims (14)

1.一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：

步骤S1：由所述总线上被置为发送状态的发送端发送数据任务；

步骤S2：为所述发送端设置发送状态保持时间；

步骤S3：使所述总线进入静音状态，并且由所述总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时；

步骤S4：由所述至少一个接收端实时监听所述总线上是否有数据，

如果所述总线上没有数据，则重复步骤S4，

否则进入步骤S5；

步骤S5：判断所述静音计时是否大于预定静音时间，

如果所述静音计时不大于预定静音时间，则重复步骤S5，

否则进入步骤S6；

步骤S6：判断所述数据是否正确，

如果所述数据不正确，则丢弃所述数据并重复步骤S4，

否则进入步骤S7；以及

步骤S7：由所述至少一个接收端接收所述数据，用于进一步处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送状态保持时间为3～10mS。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述发送状态保持时间为10mS。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述发送状态保持时间比所述预定静音时间长。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述预定静音时间为6mS。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述至少一个发送端在经过所述发送状态保持时间之后开始发送数据。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S2和步骤S3是同步进行的。

8.根据权利要求1所述的方法，在步骤S7之后进一步包括：返回到步骤S4，继续实时监听。

9.一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：

步骤S1：由所述总线上被置为发送状态的发送端发送数据任务；

步骤S2：为所述发送端设置发送状态保持时间；

步骤S3：判断是否经过所述发送状态保持时间，

如果没有经过所述发送状态保持时间，则重复步骤S3，

否则进入步骤S4；以及

步骤S4：由所述发送端发送数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述发送状态保持时间为3～10mS。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述发送状态保持时间为10mS。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，在步骤S4之后进一步包括：使所述发送端退出发送状态。

13.一种用于提高RS485总线通信可靠性的方法，包括：

步骤S1：使所述总线进入静音状态，并且由所述总线上的至少一个接收端接收数据任务，并开始静音计时；

步骤S2：由所述至少一个接收端实时监听所述总线上是否有数据，

如果所述总线上没有数据，则重复步骤S2，

否则进入步骤S3；

步骤S3：判断所述静音计时是否大于预定静音时间，

如果所述静音计时不大于所述预定静音时间，则重复步骤S3，

否则进入步骤S4；

步骤S4：判断所述数据是否正确，

如果判断所述数据不正确，则返回至步骤S2，

否则进入步骤S5；以及

步骤S5：由所述至少一个接收端接收所述数据，用于进一步处理。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述预定静音时间为6mS。