CN104199338B - 一种rs485通讯电路的通讯控制方法 - Google Patents

Abstract

一种RS485通讯电路的通讯控制方法，RS485通讯电路包括包含第一485芯片的第一通讯回路和包含第二485芯片的第二通讯回路，MCU的通讯控制端向第一485芯片和第二485芯片输出高电平或低电平，开始工作后，默认通讯总线A、B端处于正确接线状态，通讯控制端输出低电平，第一485芯片得电处于工作状态，开始接收数据，第二485芯片断电，判断是否接收到数据及数据是否为合法命令，如果是表示接线正确，对通讯控制端的状态进行保存，否则切换通讯控制端引脚状态，使其输出高电平，第二485芯片得电处于工作状态，开始接收数据，第一485芯片断电，重复以上步骤。本发明可自动切换两个通讯回路的工作状态，维持正常通讯。

Description

一种RS485通讯电路的通讯控制方法

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种用于电能表的RS485通讯电路的通讯控制方法。

背景技术

RS485总线因其组网简单、成本低廉、性能优良，在很多行业包括电能表中得到普遍应用和推广，特别是随着风靡全球的智能电网及集中抄表的普及，RS485已成为智能电表必备的通讯方式。而传统的RS485通讯线路中存在A、B极性之分，一旦A、B极性反接，电表就无法正常通讯。加之国内现有的施工队伍水平参差不齐，在电力施工、组网中经常出现A、B端接反的现象，从而导致通讯不成功，严重影响现场施工效率。为了提高通讯成功率、提高现场施工的工作效率，人们期待一种能自动侦测、自动适应的、没有极性的RS485通讯方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以自侦测自恢复的RS485通讯电路的通讯控制方法，以提高现场施工效率和通讯成功率。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种RS485通讯电路的通讯控制方法，所述RS485通讯电路包括：包含第一485芯片的第一通讯回路和包含第二485芯片的第二通讯回路，供电电源分别给第一485芯片和第二485芯片独立供电，所述第一485芯片和第二485芯片与电能表的MCU连接，MCU的通讯控制端485-CT引脚向所述第一485芯片和第二485芯片输出高电平或低电平；步骤如下：

S100、开始工作后，默认通讯总线A、B端处于正确接线状态，执行步骤S101；

S101、通讯控制端485-CT引脚输出低电平，第一485芯片得电处于工作状态，开始接收数据，第二485芯片断电；

S102、判断第一通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到，则执行步骤S103，如果没有接收到数据，则执行步骤S104；

S103、MCU利用接收到的数据结合DL645通讯协议，判断第一通讯回路收到的数据是否为合法命令，如果是，则表示AB接线正确，执行步骤S105，否则执行步骤S106；

S104、判断延时等待时间T是否超过设定时间，如果没有超时，则返回步骤S102，如果超时，则执行步骤S106；

S105、将通讯控制端485-CT的状态进行保存，进入正常通讯状态，持续接收数据；

S106、切换通讯控制端485-CT引脚状态，使其输出高电平，第二485芯片得电处于工作状态，开始接收数据，第一485芯片断电；

S107、判断第二通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到，则执行步骤S108，如果没有接收到数据，则执行步骤S109；

S108、MCU利用接收到的数据结合DL645通讯协议，判断第二通讯回路收到的数据是否为合法命令，如果是，则执行步骤S110，否则执行步骤S101，切换通讯控制端485-CT引脚状态；

S109、判断延时等待时间T是否超过设定时间，如果没有超时，则返回步骤S107，如果超时，则执行步骤S101，切换通讯控制端485-CT引脚状态；

S110、将通讯控制端485-CT的状态进行保存进入正常通讯状态，持续接收数据。

本发明进一步的技术方案为，所述步骤S103和S108中判断接收到的数据是否为合法命令的依据为在数据中寻找合法帧，所述合法帧包括起始符号68、结束符号16及校验码CS，如果在数据中找到合法帧，则为合法命令，如果找不到，则不是合法命令。

本发明进一步的技术方案为，在所述步骤S108中，如果接收到的数据不是合法命令，则在执行步骤S101对通讯控制端485-CT状态进行切换之前，先由MCU重新初始化串口后返回执行步骤S107，如果在设定的循环次数内接收到的数据不是合法命令，再执行步骤S101。

本发明进一步的技术方案为，在所述步骤S104中，如果在设定延时时间内都收不到数据，则重新初始化串口，继续接收数据，如果初始化串口后在设定的延时时间内依然收不到任何数据，则执行步骤S106，切换通讯控制端485-CT状态，重新初始化串口，继续接收数据。

本发明进一步的技术方案为，所述通讯电路中，所述第一485芯片的1脚与485通讯接收端485-RX相连，3脚与485通讯使能端485-RD相连，2脚与3脚相连，4脚与485通讯发送端485-TX相连，5脚接地，6脚与485总线的A端相连，7脚与485总线的B端相连，8脚与第一PNP三极管Q1的集电极相连；同时，6脚通过第一上拉电阻R3与第一PNP三极管Q1的集电极相连，第一PNP三极管Q1的基极与485通讯控制端485-CT相连，第一PNP三极管Q1的发射极与供电电源485-VCC相连；7脚通过第一下拉电阻R4与第一NPN三极管Q2的集电极相连，第一NPN三极管Q2的基极与第一PNP三极管Q1的集电极相连，第一NPN三极管Q2的发射极接地；所述第二485芯片的1脚与485通讯接收端485-RX相连，2脚与485通讯使能端485-RD相连，3脚接2脚，4脚与485通讯发送端485-TX相连，5脚接地，6脚与485总线的B端相连，7脚与485总线的A端相连，8脚与第二PNP三极管Q3的集电极相连；同时，6脚通过第二上拉电阻R9与第二PNP三极管Q3的集电极相连，第二PNP三极管Q3的基极与485通讯控制端485-CT相连，第二PNP三极管Q3的发射极与供电电源485-VCC相连；7脚通过第二下拉电阻R10与第二NPN三极管Q4的集电极相连，第二NPN三极管Q4的基极与第二PNP三极管Q3的集电极相连，第二NPN三极管Q4的发射极接地。

本发明进一步的技术方案为，所述第一485芯片的6脚经电阻R7与485总线的A端相连，7脚经电阻R6与485总线的B端相连。

本发明进一步的技术方案为，所述第二485芯片的6脚经电阻R13与485总线的B端相连，7脚经电阻R12与485总线的A端相连。

本发明进一步的技术方案为，所述第一NPN三极管Q2的基极经电阻R5与第一PNP三极管Q1的集电极相连，所述第二NPN三极管Q4的基极经电阻R11与第二PNP三极管Q3的集电极相连。

本发明进一步的技术方案为，所述第一PNP三极管Q1的基极经电阻R2与485通讯控制端485-CT相连。

本发明进一步的技术方案为，所述第二PNP三极管Q3的基极经电阻R8与485通讯控制端485-CT相连。

由以上技术方案可知，本发明方法中，通讯电路具有两个通讯回路，供电电源分别给两个通讯回路供电，利用MCU的通讯控制端485-CT的高、低电平状态分别控制第一通讯回路和第二通讯回路，形成一种严格的乒乓方式，当485总线按照AB正确接线且485-CT控制端为低电平时，第一485芯片电源接通，判断接收到的数据是否符合相关命令格式，如果符合则认为接线正确，485总线处于通讯状态，当485总线AB端反接时，485通讯接收端收到的数据不符合相关的命令格式，MCU判断AB总线处于反接状态，自动切换485-CT的控制电平，输出高电平，第二485芯片电源接通，485总线自动恢复通讯状态，从而实现485总线AB正反接线的自侦测、自恢复功能。本发明方法中当控制脚为高电平时开启其中一路485芯片及电路，使其处于工作状态，同时关闭另外一路485芯片及电路；当控制脚为低电平时关闭前面处于开启状态的485芯片及电路，同时开启前面处于关闭状态的一路485芯片及电路，在任意时刻2片485芯片及电路只有其中之一处于工作状态，且485总线的A、B线的上下拉电阻总处于一个确定状态。

附图说明

图1为一种485通讯电路的电路图。

图2为本发明方法的流程图；

图3为本发明优选实施例的通讯控制方法流程图；

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

本发明方法适用于含有两组通讯回路的RS485通讯电路，所述每一组通讯电路均包含一个485芯片，即包含第一485芯片的第一通讯回路和包含第二485芯片的第二通讯回路，供电电源分别给第一485芯片和第二485芯片独立供电，第一485芯片和第二485芯片与电能表的MCU(未图示)连接。两组通讯回路中在同一时间只有一个485芯片得电，只有一个通讯回路接收数据。本发明方法的核心思想是利用MCU的通讯控制端485-CT输出的高、低电平状态，使第一通讯回路和第二通讯回路根据对应的输出的电平状态启动工作，从而控制第一通讯回路和第二通讯回路，实现485通讯电路的自适、AB错接线的需求。

如图1所示，为一种RS485通讯电路的电路图。该RS485通讯电路中包括第一通讯回路和第二通讯回路。其中，第一通讯回路中，第一485芯片U1的1脚与MCU的485通讯接收端485-RX相连，3脚与485通讯使能端485-RD相连，2脚与3脚相连，4脚与485通讯发送端485-TX相连，5脚接地，6脚经电阻R7与485总线的A端相连，7脚经电阻R6与485总线的B端相连，8脚与第一PNP三极管Q1的集电极相连；同时，6脚还与第一上拉电阻R3相连，第一上拉电阻R3的另一端与第一PNP三极管Q1的集电极相连，第一PNP三极管Q1的基极经电阻R2与485通讯控制端485-CT相连，第一PNP三极管Q1的发射极与供电电源485-VCC相连；7脚同时还与第一下拉电阻R4相连，第一下拉电阻R4的另一端与第一NPN三极管Q2的集电极相连，第一NPN三极管Q2的基极经电阻R5与第一PNP三极管Q1的集电极相连，第一NPN三极管Q2的发射极接地。

第二通讯回路中，第二485芯片U2的1脚与485通讯接收端485-RX相连，2脚与485通讯使能端485-RD相连，3脚接2脚，4脚与485通讯发送端485-TX相连，5脚接地，6脚经电阻R13与485总线的B端相连，7脚经电阻R12与485总线的A端相连，8脚与第二PNP三极管Q3的集电极相连；同时，6脚还与第二上拉电阻R9相连，第二上拉电阻R9与第二PNP三极管Q3的集电极相连，第二PNP三极管Q3的基极经电阻R8与485通讯控制端485-CT相连，第二PNP三极管Q3的发射极与供电电源485-VCC相连；7脚与第二下拉电阻R10相连，第二下拉电阻R10与第二NPN三极管Q4的集电极相连，第二NPN三极管Q4的基极经电阻R11与第二PNP三极管Q3的集电极相连，第二NPN三极管Q4的发射极接地。

下面结合图1和图2，对本发明的通讯控制方法进行详细说明：

S100、开始工作后，默认通讯总线A、B端处于正确接线状态，执行步骤S101；

S101、通讯控制端485-CT引脚输出低电平，本实施例中通讯控制端485-CT置0选择第一通讯回路，置1选择第二通讯回路，通讯控制端485-CT引脚输出低电平，第一PNP三极管Q1导通，第一485芯片U1(第一通讯回路)得电处于工作状态，开始接收数据；

S102、判断第一通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到，则执行步骤S103，如果没有接收到数据，则执行步骤S104；

S103、MCU利用接收到的数据结合DL645通讯协议，判断第一通讯回路收到的数据是否为合法命令，判断的依据为在数据中寻找合法帧，所述合法帧包括起始符号68、结束符号16及校验码CS；如果在数据中找到合法帧，则表示AB接线正确，执行步骤S105，否则执行步骤S106；

S104、判断等待时间T是否超过设定时间，如果没有超时，则返回步骤S102，如果超时，则执行步骤S106；由于电力系统485通讯比较频繁，至少每小时会通讯一次，可将延时等待时间T设定为n+m，n为1小时，m为小于60的随机数，单位是分钟；

S105、将通讯控制端485-CT的状态及标志字FLAG_485_AB进行保存，置总线接线正确的标志字FLAG_AB_OK＝0X5A，进入正常通讯状态，持续接收数据；第一路485电路处于正确的收发工作状态时，第一上拉电阻R3接通电源，第一下拉电阻R4通过第一NPN三极管Q2接地，使485总线A端通过第一上拉电阻R3上拉、B端通过第一下拉电阻R4下拉；

S106、切换通讯控制端485-CT引脚状态，使其输出高电平，第二PNP三极管Q3导通，第二485芯片U2得电处于工作状态，开始接收数据，第一PNP三极管Q1和第一NPN三极管Q2关闭，第一485芯片U1断电，同时第一上拉电阻R3和第一下拉电阻R4悬空；

S107、判断第二通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到，则执行步骤S108，如果没有接收到数据，则执行步骤S109；

S108、MCU利用接收到的数据结合DL645通讯协议，判断第二通讯回路收到的数据是否为合法命令，判断同上，如果在数据中找到合法帧，则执行步骤S110，否则执行步骤S101，切换通讯控制端485-CT引脚状态；

S109、判断延时等待时间T是否超过设定时间，如果没有超时，则返回步骤S107，如果超时，则执行步骤S101，切换通讯控制端485-CT引脚状态，重复以上步骤；

S110、将通讯控制端485-CT的状态及标志字FLAG_485_AB进行保存，置总线接线正确的标志字FLAG_AB_OK＝0X5A，进入正常通讯状态，持续接收数据；第二路485电路处于正确的收发工作状态时，第二上拉电阻R9接通电源，第二下拉电阻R10通过第二NPN三极管Q4接地，使485总线A端通过第二上拉电阻R9上拉、B端通过第二下拉电阻R10下拉。

本发明根据接收到的数据，通过自动侦测485总线的A、B端接线状态，对485通讯控制端485-CT做出相应的输出调整，从而自动切换第一通讯回路和第二通讯回路的工作状态，使485总线自动恢复通讯状态，保证485总线无论是AB正接还是AB反接，都能维持正常通讯。

如图3所示，图3所示为本发明一个具体实施例的流程图，方法步骤如下：

1、开始工作后，MCU从EEPROM读取FLAG_485_AB标志字，并判断是否初次上电，如果是初次上电，则通讯控制端485-CT默认输出低电平，即通讯控制端485-CT置0；如果不是初次上电，则依据FLAG_485_AB标志字确定485-CT的状态；

2、根据通讯控制端485-CT的输出状态，使含某一组485芯片的通讯回路得电处于工作状态，并启动延时时间计数器；

3、初始化完成后开启串口中断开始接收数据，并判断该通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到数据，将延时时间计数器清零，然后判断数据是否为合法命令，即在数据中寻找合法帧；

4、如果数据中包含合法帧，即数据位合法命令，便确认该表的485接线端AB为正确接线，将通讯控制端485-CT状态保存到RAM和EEPROM中相应的位置，并存储FLAG_485_AB的状态，该通讯回路进入正常通讯状态，下次上电后从EEPROM中相应位置读取通讯控制端485-CT，控制通讯控制端485-CT的输出电平；

5、如果数据中找不到合法帧，则延时5ms后，切换通讯控制端485-CT的状态，通讯控制端485-CT置1，另一组485芯片得电处于工作状态；

6、MCU重新初始化串口开启串口中断开始接收数据，并判断切换后的通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到数据，判断数据是否为合法命令；

7、如果数据中能找到合法帧，则表示AB接线正确，将通讯控制端485-CT状态FLAG_485_AB的状态进行保存，该通讯回路进入正常通讯状态；如果数据中依然找不到合法帧，则返回步骤6，同时启动循环次数计数器，如果在设定的循环次数内依然在接收到数据的数据中都找不到合法帧，则返回步骤5，依据通讯控制端485-CT现有的状态进行切换，以此循环；本实施例将循环数设为3次；

如果步骤3中，初始化完成并开启串口中断后，没有接收到数据，且在延时N分钟(等待时间)都收不到数据，则再次初始化串口，延时时间计数器清零，继续接收数据；如果在第二次延时的M分钟后依然收不到任何数据，则切换通讯控制端485-CT的状态，初始化串口，延时时间计数器清零，继续接收数据，返回执行步骤3。

通讯回路在延时超过设定时间后一直接收不到数据有2种可能：485总线上始终没有通讯或者网络由于485正反接线方式接近1:1导致网络瘫痪，此时，可根据不同情况进行相应处理：

A.如果本次上电后确认过AB接线状态的表(根据标志字)，继续等待，不做任何处理；

B.如果本次上电后没有确认过AB接线状态的表(根据标志字)，便依据IO脚485-CT现有的状态进行切换，然后等待串口接收数据。

如果能接收到正确的数据，将IO脚485-CT状态保存到RAM和EEPROM中相应的位置，同时置总线接线正确的标志字FLAG_AB_OK＝0X5A；如果接收到数据，但是找不到合法帧数据，则说明网络已经恢复，只需对接收到错误数据的表进行AB接线状态切换，然后继续判断接收到的数据帧的合法性；如果能接收到正确的合法帧则做相应的处理，然后退出状态判断机制。

本发明的方法也适用于专利号为200620003503.5的中国发明专利公开的无极性485通信电路。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (9)

1.一种RS485通讯电路的通讯控制方法，所述RS485通讯电路包括：包含第一485芯片的第一通讯回路和包含第二485芯片的第二通讯回路，供电电源分别给第一485芯片和第二485芯片独立供电，所述第一485芯片和第二485芯片与电能表的MCU连接，MCU的通讯控制端485-CT引脚向所述第一485芯片和第二485芯片输出高电平或低电平；

其特征在于，步骤如下：

S100、开始工作后，默认通讯总线A、B端处于正确接线状态，执行步骤S101；

S101、通讯控制端485-CT引脚输出低电平，第一485芯片得电处于工作状态，开始接收数据，第二485芯片断电；

S102、判断第一通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到，则执行步骤S103，如果没有接收到数据，则执行步骤S104；

S103、MCU利用接收到的数据结合DL645通讯协议，判断第一通讯回路收到的数据是否为合法命令，如果是，则表示AB接线正确，执行步骤S105，否则执行步骤S106；

S104、判断延时等待时间T是否超过设定时间，如果没有超时，则返回步骤S102，如果超时，则执行步骤S106；

S105、将通讯控制端485-CT的状态进行保存，进入正常通讯状态，持续接收数据；

S106、切换通讯控制端485-CT引脚状态，使其输出高电平，第二485芯片得电处于工作状态，开始接收数据，第一485芯片断电；

S107、判断第二通讯回路是否接收到通讯总线的数据，如果接收到，则执行步骤S108，如果没有接收到数据，则执行步骤S109；

S108、MCU利用接收到的数据结合DL645通讯协议，判断第二通讯回路收到的数据是否为合法命令，如果是，则执行步骤S110，否则执行步骤S101，切换通讯控制端485-CT引脚状态；

S109、判断延时等待时间T是否超过设定时间，如果没有超时，则返回步骤S107，如果超时，则执行步骤S101，切换通讯控制端485-CT引脚状态；

S110、将通讯控制端485-CT的状态进行保存进入正常通讯状态，持续接收数据；

在所述步骤S104中，如果在设定延时时间内都收不到数据，则重新初始化串口，继续接收数据，如果初始化串口后在设定的延时时间内依然收不到任何数据，则执行步骤S106，切换通讯控制端485-CT状态，重新初始化串口，继续接收数据。

2.如权利要求1所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述步骤S103和S108中判断接收到的数据是否为合法命令的依据为在数据中寻找合法帧，所述合法帧包括起始符号68、结束符号16及校验码CS，如果在数据中找到合法帧，则为合法命令，如果找不到，则不是合法命令。

3.如权利要求1或2所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：在所述步骤S108中，如果接收到的数据不是合法命令，则在执行步骤S101对通讯控制端485-CT状态进行切换之前，先由MCU重新初始化串口后返回执行步骤S107，如果在设定的循环次数内接收到的数据不是合法命令，再执行步骤S101。

4.如权利要求1所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述通讯电路中，所述第一485芯片的1脚与485通讯接收端485-RX相连，3脚与485通讯使能端485-RD相连，2脚与3脚相连，4脚与485通讯发送端485-TX相连，5脚接地，6脚与485总线的A端相连，7脚与485总线的B端相连，8脚与第一PNP三极管Q1的集电极相连；同时，6脚通过第一上拉电阻R3与第一PNP三极管Q1的集电极相连，第一PNP三极管Q1的基极与485通讯控制端485-CT相连，第一PNP三极管Q1的发射极与供电电源485-VCC相连；7脚通过第一下拉电阻R4与第一NPN三极管Q2的集电极相连，第一NPN三极管Q2的基极与第一PNP三极管Q1的集电极相连，第一NPN三极管Q2的发射极接地；

所述第二485芯片的1脚与485通讯接收端485-RX相连，2脚与485通讯使能端485-RD相连，3脚接2脚，4脚与485通讯发送端485-TX相连，5脚接地，6脚与485总线的B端相连，7脚与485总线的A端相连，8脚与第二PNP三极管Q3的集电极相连；同时，6脚通过第二上拉电阻R9与第二PNP三极管Q3的集电极相连，第二PNP三极管Q3的基极与485通讯控制端485-CT相连，第二PNP三极管Q3的发射极与供电电源485-VCC相连；7脚通过第二下拉电阻R10与第二NPN三极管Q4的集电极相连，第二NPN三极管Q4的基极与第二PNP三极管Q3的集电极相连，第二NPN三极管Q4的发射极接地。

5.如权利要求4所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述第一485芯片的6脚经电阻R7与485总线的A端相连，7脚经电阻R6与485总线的B端相连。

6.如权利要求4所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述第二485芯片的6脚经电阻R13与485总线的B端相连，7脚经电阻R12与485总线的A端相连。

7.如权利要求4所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述第一NPN三极管Q2的基极经电阻R5与第一PNP三极管Q1的集电极相连，所述第二NPN三极管Q4的基极经电阻R11与第二PNP三极管Q3的集电极相连。

8.如权利要求4所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述第一PNP三极管Q1的基极经电阻R2与485通讯控制端485-CT相连。

9.如权利要求4所述的RS485通讯电路的通讯控制方法，其特征在于：所述第二PNP三极管Q3的基极经电阻R8与485通讯控制端485-CT相连。