CN110661689B - 主站与从站的通讯装置及方法 - Google Patents

主站与从站的通讯装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主站与从站的通讯装置及方法，该通讯装置包括电源模块、主控模块和多路RS485接口模块，所述主控模块包括多路UART串口、多路USB接口、多路以太网接口，所述多路UART串口中1路UART串口是调试口，其余UART串口与对应的RS485接口模块连接；每一路485接口按需分别与主站或者从站连接。本发明在不打断原有主从通讯的基础上，很方便快捷的增加新的主站与从站通讯。

Description

主站与从站的通讯装置及方法
技术领域
本发明属于计算机信息处理技术领域，具体为主站与从站的通讯装置及方法。
背景技术
基于485总线的通讯是一种半双工通讯，发送和接收共用同一物理信道。在任意时刻只允许一台单机处于发送状态。因此要求应答的单机必须在侦听到总线上呼叫信号已经发送完毕，并且没有其它单机发出应答信号的情况下，才能应答。半双工通讯对主机和从机的发送和接收时序有严格的要求。如果在时序上配合不好，就会发生总线冲突，使整个系统的通讯瘫痪，无法正常工作。
同一物理总线上，基于现有的Modbus串行主从通讯协议，一个从站只支持一个主站与它通讯。但是在数据采集现场，会遇到终端Modbus设备已经连接一个采集系统，第二个采集系统也需要采集该设备数据的情况。重新加装设备很浪费资源，而且不能保证两个采集系统数据的一致性。因此，如何让一个Modbus从站设备支持同时与多个主站通讯成为目前丞待解决的技术问题。
目前，都是通过将Modbus协议转换成通用的网络协议来达到多个Modbus主站与同一个Modbus从站通讯的目的，比如Modbus转ModbusTcp、Modbus转Bacnet等等。这些方案的前提是需要打断原有采集系统的采集链路，原有系统采集需要做相应的调整，非常复杂。
因此，亟需一种可以不打断原有采集链路的情况下，实现主站与从站的通讯装置及方法。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种主站与从站的通讯装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种主站与从站的通讯装置，包括：
电源模块，所述电源模块为DC5V/12V双路输出隔离电源，12V为主控模块供电，5V为多路RS485接口模块供电；
主控模块，所述主控模块包括多路UART串口、多路USB接口、多路以太网接口，所述多路UART串口中1路UART串口是调试口，其余通过UART接口对应与RS485接口模块连接；
多路RS485接口模块，每一路485串口分别与主站或者从站的串口连接，与主站连接的串口和与从站连接的串口为一对一或多对一。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主控模块包括9路UART串口，2路USBHost2.0接口，2路10/100M以太网接口，多路RS485接口模块为8路RS485接口模块。
作为本发明的一种优选技术方案，每一路RS485的5V都采用DC-DC单独隔离，每一路TTL信号采取磁耦合方式隔离。
RS485的隔离电路包括ADUM1201数字隔离器、MAX13487芯片、三极管Q2、SMBJ二极管，ADUM1201数字隔离器的V1与+3.3V、电容C44的右端电连接，电容C44的左端还接地，ADUM1201数字隔离器的VOA还与RXD2电连接，ADUM1201数字隔离器的VIB还与TXD2电连接，ADUM1201数字隔离器的G1、G2接地，ADUM1201数字隔离器的V2、电容C22的右端、电阻R14的上端、电阻R15的上端、电阻R17的上端、MAX13487芯片的VCC、电容C4的左端与V485电连接，ADUM1201数字隔离器的VIA与电阻R14的下端、MAX13487芯片的RO电连接，ADUM1201数字隔离器的VOB与电阻R19的左端、电阻R22的上端电连接，电阻R22的下端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的集电极与MAX13487芯片的RE、SHDN、电阻R15的下端电连接，电阻R19的右端与MAX13487芯片的DI、电阻R24的上端电连接，三极管Q2的发射极、电阻R24、MAX13487芯片的GND、电容C4的右端、电阻R23的下端接地，电阻R17的下端与电阻R18的上端电连接，电阻T18的下端与电阻R23的上端电连接；MAX13487芯片的A与电阻R18的上端、电容C6的下端、电阻R21的左端电连接，MAX13487芯片的B与电阻R18的下端、电容C5的上端、电阻R13的左端电连接，电阻R13的右端与贴片瞬态抑制二极管TVS4 的上端、贴片瞬态抑制二极管TVS5的上端、电阻R16的左端电连接，电阻R21的右端与贴片瞬态抑制二极管TVS6的下端、贴片瞬态抑制二极管TVS5的下端、电阻R20的左端电连接，电容C5的下端、电容C6的上端、贴片瞬态抑制二极管TVS4的下端、贴片瞬态抑制二极管TVS6的上端与G485电连接。
作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种主站与从站的通讯方法，包括以下步骤：
S1、与主站连接的所有485串口处于侦听状态，与从站连接的485串口维护一个任务队列；
S2、当任意时刻任一主站发出通讯请求，立即生成一个任务，并追加到任务队列中；
S3、触发处理任务的程序，每次取队列的第一个任务处理，任务完成后发出结束信号，对应的主站收到从站返回的数据，一次主从的串行通讯结束。
作为本发明的一种优选技术方案，所述任务是抽象出的一个类，包括实际的通讯报文、任务类型、任务优先级、任务超时时间、任务结束的信号。
作为本发明的一种优选技术方案，所述队列是一个先进先出的有序队列，队列支持最大长度2048。
作为本发明的一种优选技术方案，所述追加到任务队列中，追加的时候通过任务中的优先级来确定追加到对列中的位置。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理任务的程序在新任务生成的时候触发，同时在每一个任务处理完成之后也会触发，任务队列为空则停止。
本发明的有益效果是：本发明在不打断原有主从通讯的基础上，很方便快捷的增加新的主站与从站通讯。
附图说明
图1是本发明一种主站与从站的通讯装置的结构框图。
图2是本发明一种主站与从站的通讯装置的接线图。
图3是本发明一种主站与从站的通讯装置的RS485隔离电路图。
图4是本发明一种主站与从站的通讯装置中RS485电源电路图。
图5是本发明一种主站与从站的通讯装置的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为了达到本发明的目的，如图1至图2所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种主站与从站的通讯装置，包括：
电源模块，电源模块为DC5V/12V双路输出隔离电源，12V为主控模块供电，5V为多路RS485接口模块供电；
主控模块，主控模块包括9路UART串口，2路USB Host2.0接口，2路10/100M以太网接口，多路RS485接口模块为8路RS485接口模块，9路UART串口中1路UART串口是调试口，其余8路UART接口对应与RS485接口模块连接；
8路RS485接口模块，每一路485串口分别与主站、从站的串口连接，与主站连接的串口和与从站连接的串口为一对一或多对一，实现一个主站与一个从站通讯或多个主站与同一个从站通讯。
如图3至图4所示，每一路RS485的5V都采用DC-DC单独隔离，每一路TTL信号采取磁耦合方式隔离。
具体的，RS485的隔离电路包括ADUM1201数字隔离器、MAX13487芯片、三极管Q2、SMBJ二极管，ADUM1201数字隔离器的V1与+3.3V、电容C44的右端电连接，电容C44的左端还接地，ADUM1201数字隔离器的VOA还与RXD2电连接，ADUM1201数字隔离器的VIB还与TXD2电连接，ADUM1201数字隔离器的G1、G2接地，ADUM1201数字隔离器的V2、电容C22的右端、电阻R14的上端、电阻R15的上端、电阻R17的上端、MAX13487芯片的VCC、电容C4的左端与V485电连接，ADUM1201数字隔离器的VIA与电阻R14的下端、MAX13487芯片的RO电连接，ADUM1201数字隔离器的VOB与电阻R19的左端、电阻R22的上端电连接，电阻R22的下端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的集电极与MAX13487芯片的RE、SHDN、电阻R15的下端电连接，电阻R19的右端与MAX13487芯片的DI、电阻R24的上端电连接，三极管Q2的发射极、电阻R24、MAX13487芯片的GND、电容C4的右端、电阻R23的下端接地，电阻R17的下端与电阻R18的上端电连接，电阻T18的下端与电阻R23的上端电连接；MAX13487芯片的A与电阻R18的上端、电容C6的下端、电阻R21的左端电连接，MAX13487芯片的B与电阻R18的下端、电容C5的上端、电阻R13的左端电连接，电阻R13的右端与贴片瞬态抑制二极管TVS4 的上端、贴片瞬态抑制二极管TVS5的上端、电阻R16的左端电连接，电阻R21的右端与贴片瞬态抑制二极管TVS6的下端、贴片瞬态抑制二极管TVS5的下端、电阻R20的左端电连接，电容C5的下端、电容C6的上端、贴片瞬态抑制二极管TVS4的下端、贴片瞬态抑制二极管TVS6的上端与G485电连接。
如图5所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，本发明还提供一种主站与从站的通讯方法，包括以下步骤：
S1、与主站连接的所有485串口处于侦听状态，与从站连接的485串口维护一个任务队列；
S2、当任意时刻任一主站发出通讯请求，立即生成一个任务，并追加到任务队列中；
S3、触发处理任务的程序，每次取队列的第一个任务处理，任务完成后发出结束信号，对应的主站收到从站返回的数据，一次主从的串行通讯结束。
具体的，所述任务是抽象出的一个类，包括实际的通讯报文、任务类型、任务优先级、任务超时时间、任务结束的信号。
具体的，所述队列是一个先进先出的有序队列，队列支持最大长度2048。
具体的，所述追加到任务队列中，追加的时候通过任务中的优先级来确定追加到对列中的位置。
具体的，所述处理任务的程序在新任务生成的时候触发，同时在每一个任务处理完成之后也会触发，任务队列为空则停止。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.主站与从站的通讯装置，其特征在于，包括：
电源模块，所述电源模块为DC5V/12V双路输出隔离电源，12V为主控模块供电，5V为多路RS485接口模块供电；
主控模块，所述主控模块包括多路UART串口、多路USB接口、多路以太网接口，所述多路UART串口中1路UART串口是调试口，其余UART对应与RS485接口模块连接；
多路RS485接口模块，每一路485串口分别与主站或从站的串口连接，与主站连接的串口和与从站连接的串口为一对一或多对一；每一路RS485的5V都采用DC-DC单独隔离，每一路TTL信号采取磁耦合方式隔离；RS485的隔离电路包括ADUM1201数字隔离器、MAX13487芯片、三极管Q2、SMBJ二极管，ADUM1201数字隔离器的V1与+3.3V、电容C44的右端电连接，电容C44的左端还接地，ADUM1201数字隔离器的VOA还与RXD2电连接，ADUM1201数字隔离器的VIB还与TXD2电连接，ADUM1201数字隔离器的G1、G2接地，ADUM1201数字隔离器的V2、电容C22的右端、电阻R14的上端、电阻R15的上端、电阻R17的上端、MAX13487芯片的VCC、电容C4的左端与V485电连接，ADUM1201数字隔离器的VIA与电阻R14的下端、MAX13487芯片的RO电连接，ADUM1201数字隔离器的VOB与电阻R19的左端、电阻R22的上端电连接，电阻R22的下端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的集电极与MAX13487芯片的RE、SHDN、电阻R15的下端电连接，电阻R19的右端与MAX13487芯片的DI、电阻R24的上端电连接，三极管Q2的发射极、电阻R24、MAX13487芯片的GND、电容C4的右端、电阻R23的下端接地，电阻R17的下端与电阻R18的上端电连接，电阻T18的下端与电阻R23的上端电连接；MAX13487芯片的A与电阻R18的上端、电容C6的下端、电阻R21的左端电连接，MAX13487芯片的B与电阻R18的下端、电容C5的上端、电阻R13的左端电连接，电阻R13的右端与贴片瞬态抑制二极管TVS4 的上端、贴片瞬态抑制二极管TVS5的上端、电阻R16的左端电连接，电阻R21的右端与贴片瞬态抑制二极管TVS6的下端、贴片瞬态抑制二极管TVS5的下端、电阻R20的左端电连接，电容C5的下端、电容C6的上端、贴片瞬态抑制二极管TVS4的下端、贴片瞬态抑制二极管TVS6的上端与G485电连接。
2.根据权利要求1所述的主站与从站的通讯装置，其特征在于，所述主控模块包括9路UART串口，2路USB Host2.0接口，2路10/100M以太网接口，多路RS485接口模块为8路RS485接口模块。
3.一种如权利要求1或2所述的主站与从站的通讯装置的通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、与主站连接的所有485串口处于侦听状态，与从站连接的485串口维护一个任务队列；
S2、当任意时刻任一主站发出通讯请求，立即生成一个任务，并追加到任务队列中；
S3、触发处理任务的程序，每次取队列的第一个任务处理，任务完成后发出结束信号，对应的主站收到从站返回的数据，一次主从的串行通讯结束。
4.根据权利要求3所述的主站与从站的通讯装置的通讯方法，其特征在于，所述任务是抽象出的一个类，包括实际的通讯报文、任务类型、任务优先级、任务超时时间、任务结束的信号。
5.根据权利要求3所述的主站与从站的通讯装置的通讯方法，其特征在于，所述队列是一个先进先出的有序队列，队列支持最大长度2048。
6.根据权利要求3所述的主站与从站的通讯装置的通讯方法，其特征在于，所述追加到任务队列中，追加的时候通过任务中的优先级来确定追加到对列中的位置。
7.根据权利要求3所述的主站与从站的通讯装置的通讯方法，其特征在于，所述处理任务的程序在新任务生成的时候触发，同时在每一个任务处理完成之后也会触发，任务队列为空则停止。
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