CN115085758A - 一种双收发器多模式rs-485通信主机及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双收发器多模式RS‑485通信主机及工作方法，它包括包括微控制器、RS‑485收发器一和RS‑485收发器二；其特征在于：微控制器与两个RS‑485收发器之间分别通过异步串口方式进行连接，两个RS‑485收发器之间以双绞线互连，并以双绞线与各个从机相连接；工作方法包括三种工作模式，轮询模式和混合模式由用户根据需求进行选择；故障模式由微控制器根据两个RS‑485收发器的工作状态自动判断并切换；解决了单收发器主机为核心构成的轮询系统，存在的系统的实时性不好，从机的最新数据和状态变化无法以最小的时延上传；主机的收发器成为系统可靠性的瓶颈，一旦损坏会导致整个通信系统失效等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于RS-485通信技术领域，尤其涉及一种双收发器多模式RS-485通信主机及工作方法。
背景技术
RS-485是收发分时共用一条信道的半双工通信机制，通常情况下会用来构成一主多从的轮询式通信系统，系统中主机和从机结构相同，都配置一个RS-485收发器。通信时，由主机逐一向从机发起查询，并接收从机回复的数据；每查询一个从机，主机收发器会进行一次发送状态到接收状态的转换，从机则默认处于接收状态，只有收到查询指令的从机短时转为发送状态，以向主机回复数据，并再次回到接收状态，等待下次查询的到来。
以单收发器主机为核心构成的轮询系统，有两个明显的缺陷：（一）是系统的实时性不好，从机的最新数据和状态变化，无法以最小的时延上传；（二）是主机的收发器成为系统可靠性的瓶颈，一旦损坏会导致整个通信系统失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种双收发器多模式RS-485通信主机及工作方法，以解决单收发器主机为核心构成的轮询系统，存在的系统的实时性不好，从机的最新数据和状态变化，无法以最小的时延上传；主机的收发器成为系统可靠性的瓶颈，一旦损坏会导致整个通信系统失效等技术问题。
本发明的技术方案是：
一种双收发器多模式RS-485通信主机，它包括包括微控制器、RS-485收发器一和RS-485收发器二；其特征在于：微控制器与两个RS-485收发器之间分别通过异步串口方式进行连接，两个RS-485收发器之间以双绞线互连，并以双绞线与各个从机相连接。
所述微控制器是一个单芯片微型计算机，控制整个通信系统的运行。
RS-485收发器一和RS-485收发器二均包括发送器和接收器，根据需要转换发送或接收模式。
所述工作方法包括三种工作模式，分别为轮询模式、混合模式和故障模式；模式切换方法为：轮询模式和混合模式由用户根据需求进行选择；故障模式由微控制器根据两个RS-485收发器的工作状态自动判断并切换。
所述轮询模式具体包括以下步骤：
S1-1、设置收发器一为发送状态，设置收发器二为接收状态；
S1-2、收发器一逐一向从机发送查询指令；
S1-3、收发器二接收并处理被查询从机回复的数据。
所述混合模式具体包括以下步骤：
S2-1、设置收发器一为发送状态，设置收发器二为接收状态；
S2-2、判断从机是否有数据上报，若是，则执行S2-3；若否，则执行S2-4；
S2-3、收发器二接收并处理从机上报的数据；
S2-4、收发器一逐一向从机发送查询指令，并执行S2-5；
S2-5、收发器二接收并处理被查询从机回复的数据。
所述故障模式具体包括以下步骤：
S3-1、判断收发器一是否正常工作，若是，则执行S3-2；若否，则执行S3-4；
S3-2、收发器二逐一向从机发送查询指令，并执行S3-3；
S3-3、收发器一逐一接收并处理被查询从机回复的数据；
S3-4、收发器二逐一向从机发送查询指令，并执行S3-5；
S3-5、收发器二逐一接收并处理被查询从机回复的数据。
所述轮询模式通信中两收发器无须进行收发状态的切换，收发器二除了接收从机回复数据的功能，还用于监听查询指令是否正常及准确发出。
在混合模式中可由主机发起查询从机的数据，也允许从机主动上报数据；收发器一设置为发送状态，逐一向从机发送查询指令；收发器二设置为接收状态，接收被查询从机回复的数据；从机有实时数据需要上报时可随时发送，由收发器二接收处理；如果发生冲突，则主机暂停本轮查询，优先接收和处理从机主动上报的数据，以保证对从机事件的实时响应。
故障模式时，如果一个收发器损坏，则主机以未损坏的单个收发器工作，工作流程与单收发器主机工作流程相同。
本发明的有益效果：
本发明节省了单个收发器频繁进行收发切换所浪费的时间，实现了数据回复的零等待，从机的紧急事项可以随时主动上报，并获得主机的优先受理，大大提升了系统响应的实时性。
本发明对收发器（和相应的保护电路）采取了双套硬件冗余备份设计，在其中一套收发器因故损坏的情况下，通信主机会自动进入故障模式，以未损坏的单个收发器进行工作，增加了系统运行的可靠性。
本发明在RS-485通信技术领域提出了新的系统设计和工作模式，推动了RS-485通信技术的发展。
解决了单收发器主机为核心构成的轮询系统，存在的系统的实时性不好，从机的最新数据和状态变化，无法以最小的时延上传；主机的收发器成为系统可靠性的瓶颈，一旦损坏会导致整个通信系统失效等技术问题。
附图说明
图1是本发明提供的一种双收发器多模式RS-485通信主机结构图；
图2是本发明提供的一种双收发器多模式RS-485通信主机轮询模式流程图；
图3是本发明提供的一种双收发器多模式RS-485通信主机混合模式流程图；
图4是本发明提供的一种双收发器多模式RS-485通信主机故障模式流程图。
具体实施方式
本发明的一个较佳实施例提供了一种双收发器多模式RS-485通信主机，如图1所示，包括微控制器、RS-485收发器一和RS-485收发器二；微控制器与两个RS-485收发器之间分别通过异步串口方式进行连接，两个RS-485收发器之间以双绞线互连，并以双绞线与多个从机相连。
在本实施例中，所述的微控制器，是一个单芯片微型计算机，控制整个通信系统的运行。
在本实施例中，所述的RS-485收发器一和RS-485收发器二，均包括发送器和接收器，可根据需要转换发送/接收模式。
本实施例还提供了一种双收发器多模式RS-485通信主机工作模式，如图2、图3、图4所示，该工作模式包括轮询模式、混合模式、故障模式三种工作模式。
在本实施例中，如图2所示，所述的轮询模式，包括以下步骤：
S1-1，设置收发器一为发送状态，设置收发器二为接收状态；
S1-2，收发器一逐一向从机发送查询指令；
S1-3，收发器二接收并处理被查询从机回复的数据。
在本实施例中，如图3所示，所述的混合模式，包括以下步骤：
S2-1，设置收发器一为发送状态，设置收发器二为接收状态；
S2-2，判断从机是否有数据上报，若是，则执行S2-3；若否，则执行S2-4；
S2-3，收发器二接收并处理从机上报的数据；
S2-4，收发器一逐一向从机发送查询指令，并执行S2-5；
S2-5，收发器二接收并处理被查询从机回复的数据。
在本实施例中，如图4所示，所述的故障模式，包括以下步骤：
S3-1，判断收发器一是否正常工作，若是，则执行S3-2；若否，则执行S3-4；
S3-2，收发器一逐一向从机发送查询指令，并执行S3-3；
S3-3，收发器一逐一接收并处理被查询从机回复的数据；
S3-4，收发器二逐一向从机发送查询指令，并执行S3-5；
S3-5，收发器二逐一接收并处理被查询从机回复的数据。
在本实施例中，所述的三种工作模式，采用的工作模式选择切换方法为：轮询模式和混合模式由用户根据需求进行选择；故障模式由微控制器根据两个RS-485收发器的工作状态自动判断并切换。
在本实施例中，如图2、图3、图4所示：
在轮询模式中，收发器一设置为发送状态，逐一向从机发送查询指令；收发器二设置为接收状态，接收被查询从机回复的数据。通信中两收发器无须进行收发状态的切换，收发器二除了接收从机回复数据的主要功能，还可用于监听查询指令是不是正常、准确发出。
在混合模式中，可由主机发起查询从机的数据，也允许从机主动上报数据。收发器一设置为发送状态，逐一向从机发送查询指令；收发器二设置为接收状态，接收被查询从机回复的数据。从机如有实时数据需要上报，可随时发送，由收发器二接收处理。如果发生冲突，主机则暂停本轮查询，优先接收和处理从机主动上报的数据，以保证对从机事件的实时响应。
在故障模式中，由于雷击等原因造成一个收发器损坏，则主机以未损坏的单个收发器工作，其工作流程类似于传统的单收发器主机。
Claims (10)
1.一种双收发器多模式RS-485通信主机，它包括包括微控制器、RS-485收发器一和RS-485收发器二；其特征在于：微控制器与两个RS-485收发器之间分别通过异步串口方式进行连接，两个RS-485收发器之间以双绞线互连，并以双绞线与各个从机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机，其特征在于：所述微控制器是一个单芯片微型计算机，控制整个通信系统的运行。
3.根据权利要求1所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机，其特征在于：RS-485收发器一和RS-485收发器二均包括发送器和接收器，根据需要转换发送或接收模式。
4.如权利要求1所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：所述工作方法包括三种工作模式，分别为轮询模式、混合模式和故障模式；模式切换方法为：轮询模式和混合模式由用户根据需求进行选择；故障模式由微控制器根据两个RS-485收发器的工作状态自动判断并切换。
5.根据权利要求4所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：所述轮询模式具体包括以下步骤：
S1-1、设置收发器一为发送状态，设置收发器二为接收状态；
S1-2、收发器一逐一向从机发送查询指令；
S1-3、收发器二接收并处理被查询从机回复的数据。
6.根据权利要求4所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：所述混合模式具体包括以下步骤：
S2-1、设置收发器一为发送状态，设置收发器二为接收状态；
S2-2、判断从机是否有数据上报，若是，则执行S2-3；若否，则执行S2-4；
S2-3、收发器二接收并处理从机上报的数据；
S2-4、收发器一逐一向从机发送查询指令，并执行S2-5；
S2-5、收发器二接收并处理被查询从机回复的数据。
7.根据权利要求4所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：所述故障模式具体包括以下步骤：
S3-1、判断收发器一是否正常工作，若是，则执行S3-2；若否，则执行S3-4；
S3-2、收发器二逐一向从机发送查询指令，并执行S3-3；
S3-3、收发器一逐一接收并处理被查询从机回复的数据；
S3-4、收发器二逐一向从机发送查询指令，并执行S3-5；
S3-5、收发器二逐一接收并处理被查询从机回复的数据。
8.根据权利要求5所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：所述轮询模式通信中两收发器无须进行收发状态的切换，收发器二除了接收从机回复数据的功能，还用于监听查询指令是否正常及准确发出。
9.根据权利要求6所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：在混合模式中可由主机发起查询从机的数据，也允许从机主动上报数据；收发器一设置为发送状态，逐一向从机发送查询指令；收发器二设置为接收状态，接收被查询从机回复的数据；从机有实时数据需要上报时可随时发送，由收发器二接收处理；如果发生冲突，则主机暂停本轮查询，优先接收和处理从机主动上报的数据，以保证对从机事件的实时响应。
10.根据权利要求7所述的一种双收发器多模式RS-485通信主机的工作方法，其特征在于：故障模式时，如果一个收发器损坏，则主机以未损坏的单个收发器工作，工作流程与单收发器主机工作流程相同。
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