CN103839388A - 多主机rs485周界报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于安防报警领域的多主机RS485周界报警方法。在由一个报警控制器和多个报警地址模块组成的RS485周界报警系统中，本发明将RS485收发器的接收使能管脚设置为通用输入输出端口，并通过系统总线冲突检查和报警地址模块延时发送报警数据的方式使原本不能共存多主机的RS485总线实现了多主机RS485功能，在不增加硬件成本的基础上提高了系统的响应速度，减少了轮询机制的编程难度，可以采用较低的波特率工作，提高传输距离，从而提高系统的额稳定性。

Description

多主机RS485周界报警方法

技术领域

本发明属于安防报警领域，特别涉及一种周界报警方法。

背景技术

周界报警系统是安防报警系统中非常重要的部分，周界报警系统采集报警传感器（如红外对射、微波周界传感器、震动电缆等）获取报警事件，进行集中处理，并做出反应，如：延时报警、触发声光报警、将报警事件信息传送给上级系统、存储报警日志等。

普通周界报警系统通常由两个主要部分组成：报警控制器、报警地址模块。其中报警地址模块的作用为：获取报警传感器的报警事件信息，将报警事件信息传输到报警控制器；或者接收报警控制器的控制命令，执行指定的动作，如：开灯、打开声光报警器等。

报警控制器的作用为：收集其辖区内报警地址模块的报警事件信息；根据用户要求，处理报警事件数据信息；与报警中心上位机通讯等。

一个周界报警系统一般由一个报警控制器和多个地址模块组成。

目前周界报警系统的报警控制器和报警地址模块之间一般都采用RS485通讯， RS485通讯是一种半双工串行通讯模式，在某一时刻只能有一个设备占用RS485总线，但是周界报警系统的设备较多，常规的通讯方式是以报警控制器为主机，采用轮询的方式与报警地址模块交互通信，这种通讯方式有比较大的缺点：

1、RS485总线上轮询数据占用了一半时间，RS485总线利用率低下；

2、报警响应延时时间长。常规的轮询通讯模式需要轮询所有报警地址模块，每一个循环对特定的地址模块只有一次上传数据机会，当报警地址模块数量比较多时，轮询一次的时间很长，这样报警的延时也会很长。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的现有周界报警系统采用总线轮询的通讯方式引起的总线利用率低下、报警响应延时时间长的技术问题，本发明提供了一种多主机RS485周界报警方法，本发明采用多主机RS485机制，而不是轮询方式实现周界报警功能。在技术实现上采用了RS485总线冲突检测和报警地址模块发送报警事件信息的方式，具体技术方案如下：

本发明所述多主机RS485周界报警方法，用于包括一个报警控制器和至少一个报警地址模块的周界报警系统，所述报警控制器的串口设置为通用输入输出端口，所述RS48收发器的接收使能管脚设置为使接收器一直工作的方式，包括：

用于开机、初始化硬件、读取设备地址的步骤；

用于检测报警事件的步骤：如果没有报警事件，循环检测各地址模块的报警事件，如果有报警事件，缓存报警事件数据；

用于检测RS485总线工作状态的步骤：当检测到有报警事件后，各地址模块分别检测RS485总线工作状态，当RS485总线忙时，循环检测，直到检测到RS485总线空闲；

用于发送报警事件数据的步骤：当检测RS485总线进入空闲状态后，将缓存的报警事件数据发送到报警控制器；

以上步骤不停循环运行。

在本发明所述技术方案中，发送报警事件数据时，由于存在多个报警地址模块，发送的报警事件数据可能存在冲突，为解决报警事件数据可能存在冲突的技术问题，作为优选方式本发明所述多主机RS485周界报警方法还包括用于延时发送报警事件数据的步骤：当检测RS485总线进入空闲状态后，各地址模块不直接发送报警事件数据，而是延迟一定时间，延时时间结束后，继续检测RS485总线工作状态，如果此时RS485总线继续保持空闲，则将缓存的报警事件数据发送到报警控制器，若RS485总线忙，循环检测；这样通过延迟一定时间发送报警事件数据的方式，解决了多个地址模块可能同时发送报警事件数据而产生的冲突。

作为本发明的一种优选实施方式，所述多主机RS485周界报警方法中所述用于延时发送报警事件数据的步骤中的所述延时时间为一固定延时时间：当检测到RS485总线空闲后，延迟固定延时时间，固定延时时间结束后检测RS485总线工作状态，如果继续为空闲，则发送缓存的报警事件数据，否则回到RS485总线工作状态检测步骤。

本优选实施方式中所述各报警地址模块各有一固定延时时间。

本优选实施方式中所述各报警地址模块的固定延时时间各不相同。

本优选实施方式中为了保险起见，还可包括用于检测报警事件数据是否发送成功的步骤：当报警主机发送报警事件数据时，同时接收RS485总线上的报警事件数据；如果接收到的报警事件数据和发送的报警事件数据相同，则表明发送成功，否则，表明总线上出现冲突，发送失败，则回到检测RS485总线工作状态的步骤。

作为本发明的另一种优选实施方式，所述多主机RS485周界报警方法中所述用于延时发送报警事件数据的步骤中所述延时时间为一随机延时时间：当检测到RS485总线空闲后，各地址模块延迟随机延时时间，随机延时时间结束后检测RS485总线工作状态，若为空闲，则发送缓存的报警事件数据，否则回到RS485总线工作状态检测步骤； 还可包括用于检测报警事件数据是否发送成功的步骤：当报警主机发送报警事件数据时，同时接收RS485总线上的报警事件数据；如果接收到的报警事件数据和发送的报警事件数据相同，则表明发送成功，否则，表明RS485总线上出现冲突，发送失败，则回到检测RS485总线工作状态的步骤。

本优选实施方式中所述随机延时时间优选地可为1-64ms。

上述本发明所述多主机RS485周界报警方法中，实现所述用于检测RS485总线工作状态的步骤时所述报警控制器的微控制器为通用微处理器，51系列、AVR系列、PIC系列、ARM系列。

上述本发明所述多主机RS485周界报警方法中报警事件数据以数据帧的形式存在，为了简化所述多主机RS485周界报警方法的实现过程，作为优选实施方式所述数据帧的每帧数据的字节数为一恒定值（如8字节）等，报警主机在发送每帧数据时，帧间数据的时间间隔尽量小。

本发明所述多主机RS485周界报警方法采用多主机RS485机制，而不是轮询方式实现周界报警功能，其至少可实现以下有益技术效果，但不限于此：

（1）本发明所述多主机RS485周界报警方法实现了原本不能共存多主机的RS485总线可以实现多主机RS485功能。

（2）对RS485报警系统来说，报警事件是一个随机事件，一般不会出现大面积同时报警的情况。如果采用轮询报警的单主机系统，系统响应速度是一个固定值，这个值与RS485总线上的地址模块的数量、报警事件数据帧大小、波特率等有直接关系，即便是偶然的个别报警，响应速度也是这个固定值。本发明所述多主机RS485周界报警方法实现的多主机报警系统中，由于每个地址模块都有主动发送数据帧的功能，一旦有报警事件可以立即将报警事件数据发送到报警控制器里，响应速度很高，与报警地址模块的数量、波特率、报警事件数据帧长度均关系不大，能大幅度提高系统的响应速度，并且不增加任何硬件成本。

（3）本发明所述多主机RS485周界报警方法用RS485总线技术实现了一个类CAN总线的通讯机制，采用多主机报警模式，提高了系统的响应速度，减少轮询机制的编程难度，由于报警速度的提高，可以采用较低的波特率工作，低波特率能有效提高RS485总线传输距离，并提高系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述多主机RS485周界报警方法固定时间延时模式流程图；

图2为本发明所述多主机RS485周界报警方法随机时间延时模式流程图；

附图标记说明：

101固定时间延时模式用于开机、初始化硬件、读取设备地址的步骤；

102固定时间延时模式用于检测报警事件的步骤；

103固定时间延时模式用于延时前检测RS485总线工作状态的步骤；

104固定时间延时模式用于延时发送报警事件数据的固定延时步骤；

105固定时间延时模式用于延时后检测RS485总线工作状态的步骤；

106固定时间延时模式用于发送报警事件数据到报警控制器的步骤；

201随机时间延时模式用于开机、初始化硬件、读取设备地址的步骤；

202随机时间延时模式用于检测报警事件的步骤；

203随机时间延时模式用于延时前检测RS485总线工作状态的步骤；

204随机时间延时模式用于延时发送报警事件数据的随机延时步骤；

205随机时间延时模式用于延时后检测RS485总线工作状态的步骤；

206随机时间延时模式用于发送报警事件数据到报警控制器的步骤；

207随机时间延时模式用于检测报警事件数据是否发送成功的步骤。

具体实施方式

为了使本发明所述多主机RS485周界报警方法的内容更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本发明内容更为直观明了的方式，而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化，都属于本发明的保护范围。

本发明采用多主机RS485机制，而不是轮询方式实现周界报警功能。在技术实现上采用了RS485总线冲突检测和报警地址模块发送报警事件数据信息的方式：

RS485总线冲突检测

要实现RS485总线冲突检测，必须能知道RS485总线工作状态，判断RS485总线是否被占用。当检测到RS485总线被占用时，报警地址模块不发送数据。由于RS485总线为通用串行总线，是一种基带传输方式，没有载波，所检测RS485总线是否被占用必须做一些特殊的软硬件方面的处理：

在硬件上（包括报警主机和报警地址模块），无论报警地址模块（在下文中也可称为本机）是否在发送数据，始终要检测RS485总线电平高低。现在的很多微控制器如STM32、LPC11XX等系列，串口可以同时设置为GPIO（通用输入输出端口），并且这两种功能可以同时工作，这样在串口上可以不用作任何改变就能实现始终检测RS485总线电平高低；如果采用的微处理器串口和GPIO（通用输入输出端口）不能同时工作如51系列微处理器，则需要将串口接收引脚再引入到另外一个GPIO（通用输入输出端口）的输入脚，来始终监视RS485总线电平高低。与此同时，RS485收发器的连接方式也与通常的方式不同：接收使能管脚要接入使接收器一直工作的方式，这样在发送数据的同时也可以接收数据。

虽然通过上述方法报警地址模块可以检测到RS485总线电平高低，但是为了简化实现过程，作为本发明的优选实施方式RS485总线是否是空闲需要软件和2个特殊规定来配合实现，其中特殊约定是为了简化实现过程。特殊预定1：每帧数据的字节数是一恒定值（如8字节）。特殊预定2：主机在发送每帧内字节数据之间的时间间隔尽量小如1ms以内，帧间间隔比较大，如大于2ms，且均为恒定值。

判断总线是否空闲的方式是：始终接收总线数据，总线上挂接的节点，经过分析接收到的总线数据时序，根据特殊预定2可以判断总线数据是否处于帧间或帧内，然后根据特殊预定1，就可以判断一个完整帧的结束时间，帧结束后，就是总线空闲时间。也就是说在接收到总线数据时，总线处于忙状态，在数据帧结束后，总线处于空闲状态。

报警地址模块发送报警事件数据

当报警地址模块有报警事件数据信息需要发送时，检测RS485总线状态，直到RS485总线处于空闲状态；当RS485总线进入空闲状态后，将报警事件数据信息发送到报警控制器。

报警地址模块延时发送报警事件数据

在本发明所述技术方案中，发送报警事件数据时，由于存在多个报警地址模块，发送的报警事件数据可能存在冲突，为解决报警事件数据可能存在冲突的技术问题，作为优选方式本发明所述多主机RS485周界报警方法还包括用于延时发送报警事件数据的步骤：当检测RS485总线进入空闲状态后，各地址模块不直接发送报警事件数据，而是延迟一定时间，延时时间结束后，继续检测RS485总线工作状态，如果此时RS485总线继续保持空闲，则将缓存的报警事件数据发送到报警控制器，若RS485总线忙，循环检测；这样通过延迟一定时间发送报警事件数据的方式，解决了多个地址模块可能同时发送报警事件数据而产生的冲突。

作为本发明的两种优选实施方式，在延时发送处理过程中，延时时间的确定有两种方法：

第一种方法，固定延时时间

这种方法是每个主机都有一个固定的延时时间，并且这个固定的延时时间每个报警地址模块之间各不相同。这样做的好处是程序实现简单，也不需要软件或硬件随机数发生器，并且在多个报警地址模块同时有数据需要使用RS485总线时，不会发生碰撞；其缺点是延时时间小的报警地址模块占用RS485总线 的优先级高，而大延时时间的报警地址模块占用RS485总线的优先级低。

第二种方法：随机延时时间

这种方法是每个报警地址模块都一个软件或硬件随机数发生器，延时时间由随机数发生器决定，其优缺点与固定延时时间刚好相反。优点：所有报警地址模块占用RS485总线的优先级相同。缺点：需要随机数发生器（软件、硬件）、有碰撞的可能，需要重发机制，程序实现比较复杂。

下面结合具体实施方式分别就两种延时时间方法详细说明本发明的实现过程：

如图1所示，固定延时时间模式的实现方式如下：

101固定时间延时模式用于开机、初始化硬件、读取设备地址的步骤；

102固定时间延时模式用于检测报警事件的步骤：检测报警事件，如果没有报警事件，循环检测报警事件，如果有报警事件，缓存报警事件数据帧；

103固定时间延时模式用于延时前检测RS485总线工作状态的步骤：当检测到有报警事件后，检测RS485总线工作状态，当RS485总线忙时，循环检测，直到检测到RS485总线空闲；

104固定时间延时模式用于延时发送报警事件数据的固定延时步骤：当检测RS485总线进入空闲状态后，延时一定时间；

105固定时间延时模式用于延时后检测RS485总线工作状态的步骤、106固定时间延时模式用于发送报警事件数据到报警控制器的步骤：延时间结束后，继续检测RS485总线工作状态，如果此时RS485总线继续保持空闲，则将缓存的报警事件数据发送到报警控制器，若RS485总线忙，循环检测；

以上步骤不停循环运行。

如图2所示，随机延时时间模式的实现方式如下：

201随机时间延时模式用于开机、初始化硬件、读取设备地址的步骤；

202随机时间延时模式用于检测报警事件的步骤：检测报警事件，如果没有报警事件，循环检测报警事件，如果有报警事件，缓存报警事件数据帧；

203随机时间延时模式用于延时前检测RS485总线工作状态的步骤：当检测到有报警事件后，检测RS485总线工作状态，当RS485总线忙时，循环检测，直到检测到RS485总线空闲；

204随机时间延时模式用于延时发送报警事件数据的随机延时步骤：当检测到RS485总线空闲后，延迟随机延时时间，随机延时时间可为1-64ms毫秒；

205随机时间延时模式用于延时后检测RS485总线工作状态的步骤、206随机时间延时模式用于发送报警事件数据到报警控制器的步骤：随机延时时间结束后检测RS485总线工作状态，若为空闲，则发送缓存的报警事件数据，否则回到RS485总线工作状态检测步骤；

207随机时间延时模式用于检测报警事件数据是否发送成功的步骤：当报警地址模块发送报警事件数据时，同时接收RS485总线上的报警事件数据；如果接收到的报警事件数据和发送的报警事件数据相同，则表明发送成功，否则，表明RS485总线上出现冲突，发送失败，则回到检测RS485总线工作状态的步骤。

以上步骤不停循环运行。

从图1及图2中可以看出，当检测到RS485总线确实空闲后，固定延时时间模式就可以直接发送数据帧，并且肯定能成功，当然这一步也可以采用随机延时时间的发送的同时接收数据来核对发送数据是否正确；而随机延时时间模式必须有发送的同时接收数据来判断是否有别的报警地址模块也同时发送的步骤。

Claims (10)

1.一种多主机RS485周界报警方法，所述多主机RS485周界报警方法用于包括一个报警控制器和至少一个报警地址模块的周界报警系统，其特征为，所述报警控制器的串口设置为通用输入输出端口，所述RS48收发器的接收使能管脚设置为使接收器一直工作的方式，包括：

用于开机、初始化硬件、读取设备地址的步骤；

用于检测报警事件的步骤：如果没有报警事件，循环检测各地址模块的报警事件，如果有报警事件，缓存报警事件数据；

用于检测RS485总线工作状态的步骤：当检测到有报警事件后，各地址模块分别检测RS485总线工作状态，当RS485总线忙时，循环检测，直到检测到RS485总线空闲；

用于发送报警事件数据的步骤：当检测RS485总线进入空闲状态后，则将缓存的报警事件数据发送到报警控制器；

以上步骤不停循环运行。

2.根据权利要求1所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：还包括用于延时发送报警事件数据的步骤：当检测RS485总线进入空闲状态后，各地址模块不直接发送报警事件数据，而是延迟一定时间，延时时间结束后，继续检测RS485总线工作状态，如果此时RS485总线继续保持空闲，则将缓存的报警事件数据发送到报警控制器，若RS485总线忙，循环检测。

3.根据权利要求2所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述用于延时发送报警事件数据的步骤中，所述延时时间为一固定延时时间：当检测到RS485总线空闲后，延迟一固定延时时间，固定延时时间结束后检测RS485总线工作状态，如果继续为空闲，则发送缓存的报警事件数据，否则回到RS485总线工作状态检测步骤。

4.根据权利要求3所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述各报警地址模块各有一固定延时时间。

5.根据权利要求4所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述各报警地址模块的固定延时时间各不相同。

6.根据权利要求2至5所述任一多主机RS485周界报警方法，其特征为：还包括用于检测报警事件数据是否发送成功的步骤：当报警主机发送报警事件数据时，同时接收RS485总线上的报警事件数据；如果接收到的报警事件数据和发送的报警事件数据相同，则表明发送成功，否则，表明总线上出现冲突，发送失败，则回到检测RS485总线工作状态的步骤。

7.根据权利要求2所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述用于延时发送报警事件数据的步骤中，所述延时时间为一随机延时时间：当检测到RS485总线空闲后，各地 址模块延迟随机延时时间，随机延时时间结束后检测RS485总线工作状态，若为空闲，则发送缓存的报警事件数据，否则回到RS485总线工作状态检测步骤；还包括用于检测报警事件数据是否发送成功的步骤：当报警主机发送报警事件数据时，同时接收RS485总线上的报警事件数据；如果接收到的报警事件数据和发送的报警事件数据相同，则表明发送成功，否则，表明RS485总线上出现冲突，发送失败，则回到检测RS485总线工作状态的步骤。

8.根据权利要求7所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述随机延时时间为1-64ms。

9.根据权利要求1至5、7、8所述的任一多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述报警控制器的微控制器为通用微处理器，51系列、AVR系列、PIC系列、ARM系列。 

10.根据权利要求9所述的多主机RS485周界报警方法，其特征为：所述报警事件数据信息以数据帧的形式存在，所述数据帧的每帧数据的字节数为一恒定值。 

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