CN103746890A - 竞争式rs-485总线多主通讯系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
竞争式RS-485总线多主通讯系统及其工作方法，涉及一个通讯系统。目前，RS-485总线，节点数据传输时间长，而且其只能检测出总线冲突，不能主动避让，一旦出现冲突，需重新竞争。本发明包括多个节点、接口芯片，其特征在于：节点设有同或门电路、双路D型上升沿触发器、或门电路，或门电路输出端、节点接收信号端与接口芯片连接，接口芯片的正极输出端与电源正极之间设第一电阻，接口芯片的负极输出端与接地端之间设第二电阻。本技术方案采用硬件冲突检测方式，以位为单位，一旦产生冲突，失败的一方自动退出，得到控制权的一方则可以继续发送数据，保证本次数据正确发送。
Description
技术领域
本发明涉及一个通讯系统。
背景技术
如图1所示，在传统的RS-485总线中，总是有一个唯一的主节点，其它节点均为从节点。其工作过程如图2所示，通讯总是由主节点发起，从节点收到命令后，得到总线控制权，再向总线上发送信息。发送结束后，总线控制权又归还给主节点。从节点只有在主节点问询时，才能发送数据，因此不能传送告警等紧急数据；从节点间不能互通，只能通过主节点中转，影响速度。为了提高节点数据传送，引入总线监听总线的竞争机制，其工作流程如图3所示，总线监听式总线竞争机制中依靠CPU对监听到的总线数据与所发送的数据进行比对，来判断总线上传输的数据是否正确，以字节为单位。如果产生冲突，则本次发送失败，需要等待一段时间后重新竞争总线。其需要在CPU中增加节点竞争的软件模块，由于需要软件处理判断时间，节点数据传输时间长，而且其只能检测出总线冲突，不能主动避让，一旦出现冲突，通讯失败，需重新竞争。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供竞争式RS-485总线多主通讯系统，以实现多主节点间的即可信息互通，提高通讯速度的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
竞争式RS-485总线多主通讯系统，包括设于总线上的多个节点、与总线相连的接口芯片，其特征在于：节点设有输入端与节点发送信号端及节点接收信号端连接的同或门电路、与同或门电路输出端连接的双路D型上升沿触发器、输入端与双路D型上升沿触发器输出端及节点发送信号端连接的或门电路，或门电路输出端、节点接收信号端与接口芯片连接，接口芯片的正极输出端与电源正极之间设第一电阻，接口芯片的负极输出端与接地端之间设第二电阻。节点的发送信号端与接收信号端信号经同或门电路后产生竞争结果信号，相同时竞争结果信号为高，表示发送成功，不同时竞争结果信号为低，表示发送失败；当竞争结果信号为低时，双路D型上升沿触发器输出被置为1，经或门电路后输出为1，接口芯片停止发送数据；当总线处于空闲状态时，节点发送信号端及接收信号端均为高，竞争结果信号为高，处理器从节点的发送信号端发送数据，在第一个下降沿，双路D型上升沿触发器输出为0，此时或门的输出由发送信号端信号决定，当发送信号端信号为0时，接口芯片向总线输出0，当发送信号端信号为1时，接口芯片处于接收状态，总线由第一电阻和第二电阻维持1的状态。在总线竞争过程中，由于多个节点同时向总线上发送数据，当同时有“0”、“1”时，即会产生冲突，会造成节点接口损坏，严重时会导致总线瘫痪，为避免总线冲突，在节点接口设计时采用类似开漏输出的方式，即节点接口只向总线上输出“0”信号，“1”信号靠总线上匹配的第一、第二电阻保持，以此避免节点间的数据冲突。本系统中采用硬件冲突检测方式，以位为单位，一旦产生冲突，失败的一方自动退出，得到控制权的一方则可以继续发送数据，保证本次数据正确发送。因此，本技术方案具有更直接的冲突检测与退出机制，保证高优先级的节点可以优先发送数据，无需延时重发机制。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
节点发送信号端经非门电路后与双路D型上升沿触发器的CLK引脚相连。
竞争式RS-485总线多主通讯系统工作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）总线上所有节点始终监听总线，当总线上数据中断时间超过设定字节传输时间，即认为总线处于空闲状态，此时需要发送数据的节点开始竞争总线；当总线忙碌时，需要发送数据的节点则进行等待直至总线空闲；
2）竞争总线时，发送数据的节点先向总线上发送地址信息，并以位为单位进行硬件冲突检测，若同一时刻有“1”“0”发送冲突时，总线只发送“0”信号，发送数据的节点监听总线上传输的数据，如果与所发送的数据不同，则为竞争失败，退出竞争，停止发送；
3）竞争成功的节点获得总路线控制权，可以开始发送数据，如果传输中断时间超过设定的字节，即释放总线。
有益效果：本技术方案通过对RS-485控制方式的改进，实现了多主节点间即时的信息互通，控制方式简单可靠，避免了节点间的总线冲突，具有很高的现场实用价值。
附图说明
图1是本发明总线结构图。
图2是现有的RS-485通讯流程图。
图3是现有具监听功能的RS-485工作流程图。
图4是本发明总线结构图。
图5是本发明电路原理结构图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图4、5所示，本发明包括设于总线上的多个节点、与总线相连的接口芯片U2、输入端与节点发送信号端TXD及节点接收信号端RXD连接的同或门电路U4、与同或门电路U4输出端连接的双路D型上升沿触发器U3A、输入端与双路D型上升沿触发器U3A输出端及节点发送信号端TXD连接的或门电路U1，或门电路U1输出端、节点接收信号端RXD与接口芯片U2连接，接口芯片U2的正极输出端与电源正极之间设第一电阻R2，接口芯片U2的负极输出端与接地端之间设第二电阻R3。节点发送信号端TXD经非门电路U5后与双路D型上升沿触发器U3A的CLK引脚相连。节点的发送信号端TXD与接收信号与经同或门电路U4后产生竞争结果信号FAIL，相同时竞争结果信号FAIL为高，表示发送成功，不同时竞争结果信号FAIL为低，表示发送失败；当竞争结果信号FAIL为低时，双路D型上升沿触发器U3A输出被置为1，经或门电路U1后输出为1，接口芯片U2停止发送数据；当总线处于空闲状态时，节点发送信号端TXD及接收信号端RXD均为高，竞争结果信号FAIL为高，处理器从节点的发送信号端TXD发送数据，在第一个下降沿，双路D型上升沿触发器U3A输出为0，此时或门的输出由发送信号端TXD信号决定，当发送信号端TXD信号为0时，接口芯片U2向总线输出0，当发送信号端TXD信号为1时，接口芯片U2处于接收状态，总线由第一电阻R2和第二电阻R3维持1。
竞争式RS-485总线多主通讯系统工作方法，包括以下步骤：
1）总线上所有节点始终监听总线，当总线上数据中断时间超过设定字节传输时间，即认为总线处于空闲状态，此时需要发送数据的节点开始竞争总线；当总线忙碌时，需要发送数据的节点则进行等待直至总线空闲；
2）竞争总线时，发送数据的节点先向总线上发送地址信息，并以位为单位进行硬件冲突检测，若同一时刻有“1”“0”发送冲突时，总线只发送“0”信号，发送数据的节点监听总线上传输的数据，如果与所发送的数据不同，则为竞争失败，退出竞争，停止发送；
3）竞争成功的节点获得总路线控制权，可以开始发送数据，如果传输中断时间超过设定的字节，即释放总线。
以上图4、5所示的竞争式RS-485总线多主通讯系统及其工作方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (4)
1.竞争式RS-485总线多主通讯系统，包括设于总线上的多个节点、与总线相连的接口芯片（U2），其特征在于：节点设有输入端与节点发送信号端（TXD）及节点接收信号端（RXD）连接的同或门电路（U4）、与同或门电路（U4）输出端连接的双路D型上升沿触发器（U3A）、输入端与双路D型上升沿触发器（U3A）输出端及节点发送信号端（TXD）连接的或门电路（U1），或门电路（U1）输出端、节点接收信号端（RXD）与接口芯片（U2）连接，接口芯片（U2）的正极输出端与电源正极之间设第一电阻（R2），接口芯片（U2）的负极输出端与接地端之间设第二电阻（R3）。
2.根据权利要求1所述的竞争式RS-485总线多主通讯系统，其特征在于：节点发送信号端（TXD）经非门电路（U5）后与双路D型上升沿触发器（U3A）的CLK引脚相连。
3.采用权利要求1所述的竞争式RS-485总线多主通讯系统的竞争式RS-485总线多主通讯工作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）总线上所有节点始终监听总线，当总线上数据中断时间超过设定字节传输时间，即认为总线处于空闲状态，此时需要发送数据的节点开始竞争总线；当总线忙碌时，需要发送数据的节点则进行等待直至总线空闲；
2）竞争总线时，发送数据的节点先向总线上发送地址信息，并以位为单位进行硬件冲突检测，若同一时刻有“1”“0”发送冲突时，总线只发送“0”信号，发送数据的节点监听总线上传输的数据，如果与所发送的数据不同，则为竞争失败，退出竞争，停止发送；
3）竞争成功的节点获得总路线控制权，可以开始发送数据，如果传输中断时间超过设定的字节，即释放总线。
4.根据权利要求3所述的竞争式RS-485总线多主通讯工作方法，其特征在于：节点的发送信号端（TXD）与接收信号端（RXD）信号经同或门电路（U4）后产生竞争结果信号（FAIL），相同时竞争结果信号（FAIL）为高，表示发送成功，不同时竞争结果信号（FAIL）为低，表示发送失败；当竞争结果信号（FAIL）为低时，双路D型上升沿触发器（U3A）输出被置为1，经或门电路（U1）后输出为1，接口芯片（U2）停止发送数据；当总线处于空闲状态时，节点发送信号端（TXD）及接收信号端（RXD）均为高，竞争结果信号（FAIL）为高，处理器从节点的发送信号端（TXD）发送数据，在第一个下降沿，双路D型上升沿触发器（U3A）输出为0，此时或门的输出由发送信号端（TXD）信号决定，当发送信号端（TXD）信号为0时，接口芯片（U2）向总线输出0，当发送信号端（TXD）信号为1时，接口芯片（U2）处于接收状态，总线由第一电阻（R2）和第二电阻（R3）维持1的状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |