CN115314470A - 一种rs-485组网通信地址自动分配方法、主机、从机及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RS‑485组网通信地址自动分配方法、主机、从机及系统，其中，所述RS‑485组网通信地址自动分配方法包括：从机接收主机发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和预设的主站地址信息；所述从机根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机；所述从机根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机，以使所述主机根据第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息，所述响应报文内设有所述第二CRC校验码和身份标识码。采用本发明，增加了报文防碰撞机制，提高地址自动分配的效率和可靠性。

Description

一种RS-485组网通信地址自动分配方法、主机、从机及系统

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种RS-485组网通信地址自动分配方法、一种主机、一种从机以及一种RS-485组网通信地址自动分配系统。

背景技术

传统的RS-485多机通信方案一般是由主机循环轮流对每一个从机点名通信，主机首先发送被呼叫的从机的地址，总线中每一个从机都将这个地址信号与自己的地址进行比较，地址一样就继续与主机通信，不一样就不与主机通信，因此RS-485多机通信的前提是必须分配地址。分配地址的方法有以下两种：

(1)人工预分配，在设备接入总线前，用专用软件或设备把人工分配的地址写入设备。

(2)由主机为接入总线的从机设备进行自动分配。

而现有的地址自动分配技术具有明显缺陷，只能逐台设备接入总线，如果总线上存在多台未分配地址的设备时，多个从机同时接收到广播报文后，同时响应，报文将会发生碰撞，主站将无法正确接收从机确认报文，分配机制无法顺利进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种RS-485组网通信地址自动分配方法，增加了报文防碰撞机制，提高地址自动分配的效率和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种RS-485组网通信地址自动分配方法，包括：从机接收主机发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和预设的主站地址信息；所述从机根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机；所述从机根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机，以使所述主机根据第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息，所述响应报文内设有所述第二CRC校验码和身份标识码。

作为上述方案的改进，所述从机根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机，并根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机的步骤包括：所述从机接收所述第一地址分配广播报文，根据所述第一CRC校验码进行CRC校验，以检验得到的主站地址信息是否准确；如果CRC校验通过，所述从机执行所述根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机的步骤；如果CRC校验不通过，所述从机重新执行所述接收所述第一地址分配广播报文，根据所述第一CRC校验码进行CRC校验的步骤。

作为上述方案的改进，所述身份标识码的生成步骤包括：所述从机获取自身的CPUID、主板ID、IMEI码或MAC地址，以作为自身的身份标识码。

作为上述方案的改进，所述身份标识码的生成步骤包括：所述从机生成一个随机数以作为自身的身份标识码，所述随机数至少设有三位数。

作为上述方案的改进，在所述从机根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机的步骤之前，还包括：所述从机根据公式t＝n*L/(R*0.8)计算对应的延时时间；其中，t为从机对应的延迟时间，n为从机的排序，L为响应报文的数据长度，R为波特率。

作为上述方案的改进，所述主机根据第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息的步骤包括：将所述第一地址分配广播报文发送至从机的同时，所述主机开始计时以得到计时值；所述主机判断所述计时值是否大于或等于预设广播周期；如果所述计时值小于所述预设广播周期，所述主机判断在预设时间内是否接收到从机的响应报文；如果在所述预设时间内没有接收到从机的响应报文，所述主机向从机发送地址分配结束指令；如果在所述预设时间内接收到从机的响应报文，所述主机根据所述第二CRC校验码进行CRC校验；如果CRC校验通过，所述主机添加从机的身份标识码到地址分配表，以为所述从机分配地址信息；如果CRC校验不通过，所述主机重新执行所述判断所述计时值是否大于或等于预设广播周期的步骤；如果所述计时值大于或等于所述预设广播周期，所述主机根据已分配的地址信息和对应的身份标识生成多条第二地址分配广播报文，并逐条发送所述第二地址分配广播报文至从机，发送完毕后重新执行所述将所述第一地址分配广播报文发送至从机的步骤。

作为上述方案的改进，在所述从机生成自身的响应报文，计算对应的延时时间，并根据对应的延时时间发送响应报文至所述主机的步骤之后，还包括：所述从机接收并解析所述第二地址分配广播报文；所述从机判断所述第二地址分配广播报文中的身份标识码与自身的身份标识码是否一致，判断为是时根据所述第二地址分配广播报文中已分配的地址信息设置通信地址，判断为否时重新执行所述接收并解析所述第二地址分配广播报文的步骤。

其次，本发明还提供了一种主机，包括：第一广播报文生成模块，用于生成第一地址分配广播报文；第一广播模块，用于将所述第一地址分配广播报文发送至从机；响应报文接收模块，用于接收从机反馈的响应报文，所述响应报文内设有第二CRC校验码和身份标识码；地址分配模块，用于根据响应报文的第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息。

此外，本发明还提供了一种从机，包括：第一广播接收模块，用于接收主机发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和主站地址信息；第一CRC校验模块，用于根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机；响应报文生成模块，用于生成响应报文；反馈模块，用于根据划分的延时时间反馈所述响应报文至所述主机，所述响应报文内设有第二CRC校验码和身份标识码。

相应地，本发明还提供了一种RS-485组网通信地址自动分配系统，包括RS-485总线、上述主机以及多个上述从机，所述主机通过所述RS-485总线与多个从机连接。

实施本发明，具有如下有益效果：

所述RS-485组网通信地址自动分配方法的执行过程中，每个从机在接收主机的第一地址分配广播报文后优先进行CRC校验，校验通过后按对应的延时时间反馈相应的响应报文，主机在接收到从机的响应报文后优先进行CRC校验，然后再给相应的从机分配地址，其中，CRC校验作为检测碰撞发生的手段，消除线路传输时发生的误码对系统的影响，而每个从机按相应的延时时间发送相应的响应报文，除了减少响应时发生碰撞外，还优化了流程。因此，采用本发明，增加了报文防碰撞机制，提高地址自动分配的效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明RS-485组网通信地址自动分配方法的实施流程图；

图2是本发明从机在执行RS-485组网通信地址自动分配方法时的具体实施流程图；

图3是本发明主机在执行RS-485组网通信地址自动分配方法时的具体实施流程图；

图4是本发明RS-485组网通信地址自动分配系统的系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，图1显示了一种RS-485组网通信地址自动分配方法，包括：

S101，从机接收主机发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和预设的主站地址信息。

S102，所述从机根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机。

S103，所述从机根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机，以使所述主机根据第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息，所述响应报文内设有所述第二CRC校验码和身份标识码。

需要说明的是，所述RS-485组网通信地址自动分配方法的执行过程中，每个从机在接收主机的第一地址分配广播报文后优先进行CRC校验，校验通过后按对应的延时时间反馈相应的响应报文，主机在接收到从机的响应报文后优先进行CRC校验，然后再给相应的从机分配地址，其中，CRC校验作为检测碰撞发生的手段，消除线路传输时发生的误码对系统的影响，而每个从机按相应的延时时间发送相应的响应报文，除了减少响应时发生碰撞外，还优化了流程。因此，采用本发明，增加了报文防碰撞机制，提高地址自动分配的效率和可靠性。

如图2所示，图2显示了从机在执行所述RS-485组网通信地址自动分配方法时的具体实施流程，包括：

S201，接收所述第一地址分配广播报文，根据所述第一CRC校验码进行CRC校验。

S202，判断CRC校验是否通过，判断为是时执行步骤S203，判断为否时执行步骤S201。

其中，通过CRC校验检测所述第一地址分配广播报文中的主站地址信息是否正确，如果校验通过，则表示接收到的主站地址信息正确，从机据此做出响应，如果校验不通过，则表示接收到的主站地址信息错误，从机不做出响应并重新接收所述第一地址分配广播报文，以便于重新识别所述主机。

S203，根据第二CRC校验码和身份标识码身份生成响应报文。

具体地，所述身份标识码的生成方法有以下两种：

(1)获取所述从机的CPUID、主板ID、IMEI码或MAC地址，以作为所述从机的身份标识码。

(2)生成一个随机数以作为所述从机的身份标识码，所述随机数至少设有三位数。

在本实施例中，优选第一种方法生成身份标识码，如果均无法获取上述设备信息，则选择第二种方法生成身份标识码。其中，所述随机数优选设有十位数，RS-485总线中最多能挂接31台从机，则身份标识码碰撞概率为3.1^-9，加上报文防撞机制，尽可能避免地址分配出现碰撞、错误。

S204，根据公式t＝n*L/(R*0.8)计算对应的延时时间。

其中，t为从机对应的延迟时间，n为从机的排序，L为响应报文的数据长度，R为波特率。

需要说明的是，为了减少从机做出响应时发生碰撞，对广播周期的时间间隔划分时间阈，各从机随机选择一个时间阈进行响应。首先，设置广播周期为T，将其划分N个时间阈，每个时间阈为t0＝T/；其次，波特率设为R，每个数据帧共10bit，包含起始位1bit、停止位1bit、数据位8bit，即每个时间阈可以传输的有效数据长度为L＝R*t*0.8；最终，通过数学推导，N＝T*R*0.8/L。因此，综合上述公式，从机的延迟发送时间t＝n*t0＝n*L/(R*0.8)。

一般情况下，T取1秒，一个响应的报文包含主机地址8bit、从机身份标识56bit、CRC校验码16bit，即L＝80bit，波特率R取115200，N取1152，即1s最多可分成1152个时间阈，考虑到增加帧间隔，提高系统容错，N取1000，此时的碰撞概率最高为3.1％。由于RS-485总线最多能挂接31个从机，n取1～31，预测为31个从机分配完地址大约需要3秒，在3秒内不能完成所有从机分配的概率只有2.9791^-5。

S205，按照对应的延时时间延迟发送所述响应报文。

如图3所示，图3显示了主机在执行所述RS-485组网通信地址自动分配方法时的具体实施流程，包括：

S301，生成所述第一地址分配广播报文。

其中，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和主站地址信息。在本实施例中，设定主站地址信息为0xFF，后续从机可通过0xFF这个地址来识别主机发送的内容。

S302，将所述第一地址分配广播报文发送至从机，并开始计时。

S303，判断计时值是否大于或等于预设广播周期，判断为否时执行步骤S304，判断为是时执行步骤S309。

S304，判断在预设时间内是否接收到从机的响应报文，判断为是时执行步骤S305，判断为否时执行步骤S308。

S305，根据所述第二CRC校验码进行CRC校验。

S306，判断CRC校验是否通过，判断为是时执行步骤S307，判断为否时重新执行步骤S303。

S307，添加从机的身份标识码到地址分配表，以为所述从机分配地址信息，分配完成后重新执行步骤S303。

如果校验通过，说明报文没有发生碰撞，则主机对相应的响应报文进行解析，并更新地址与设备身份标识的映射表。如果校验不通过，说明报文发生碰撞，重新接收从机的响应报文，以便于完成后续的地址分配工作。

S308，向从机发送地址分配结束指令。

当长时间没有接收到从机的响应报文，可认为总线内的设备通信已全部分配地址，并向从机发送地址分配结束指令，以结束主机和从机的地址自动分配程序的执行。

S309，根据已分配的地址信息和对应的身份标识生成多条第二地址分配广播报文，并逐条发送所述第二地址分配广播报文至从机，发送完毕后重新执行步骤S302。

如图2所示，从机在执行所述RS-485组网通信地址自动分配方法时的具体实施流程还包括：

S206，接收并解析所述第二地址分配广播报文。

S207，判断所述第二地址分配广播报文中的身份标识码与自身的身份标识码是否一致，判断为是时执行步骤S208，判断为否时重新执行步骤S206。

S208，根据所述第二地址分配广播报文中已分配的地址信息设置通信地址。

当所述第二地址分配广播报文中的身份标识码与自身的身份标识码一致时，则表示所述第二地址分配广播报文中的地址信息是从机对应的地址信息，当所述第二地址分配广播报文中的身份标识码与自身的身份标识码不一致时，则表示所述第二地址分配广播报文中的地址信息不是从机对应的地址信息，从机需要重新接收并解析所述第二地址分配广播报文，直至找到自身的地址信息。

如图4所示，本发明还提供了一种RS-485组网通信地址自动分配系统，包括RS-485总线、主机1以及多个从机2，所述主机1通过所述RS-485总线与多个从机2连接。

其中，所述主机1包括：

第一广播报文生成模块11，用于生成第一地址分配广播报文；

第一广播模块12，用于将所述第一地址分配广播报文发送至从机2；

响应报文接收模块13，用于在预设时间内接收从机2反馈的响应报文，所述响应报文内设有第二CRC校验码和身份标识码；

地址分配模块14，用于根据响应报文的第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机2分配地址信息。

具体地，所述地址分配模块14包括第二CRC校验模块141、地址分配记录模块142、第二广播报文生成模块143以及第二广播模块144，所述第二CRC校验模块141用于根据所述第二CRC校验码进行CRC校验，所述地址分配记录模块142用于添加从机2的身份标识码到地址分配表以为所述从机2分配地址信息，所述第二广播报文生成模块143用于生成第二地址分配广播报文，所述第二广播模块144用于将所述第二地址分配广播报文定时发送至从机2。

需要说明的是，所述第一广播报文生成模块11与所述第一广播模块12连接，所述响应报文接收模块13、第二CRC校验模块141、地址分配记录模块142、第二广播报文生成模块143以及第二广播模块144依次连接，所述第二广播模块144分别与所述第一广播报文生成模块11和第一广播模块12连接。

相应地，所述从机2包括：

第一广播接收模块21，用于接收主机1发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和主站地址信息；

第一CRC校验模块22，用于根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机1；

响应报文生成模块23，用于生成响应报文；

反馈模块24，用于根据划分的延时时间反馈所述响应报文至所述主机1，所述响应报文内设有第二CRC校验码和身份标识码；

第二广播接收模块25，用于接收主机1发送的第二地址分配广播报文，所述第二地址分配广播报文内设有已分配的地址和对应的身份标识码。

身份验证模块26，用于判断所述第二地址分配广播报文中的身份标识码与自身的身份标识码是否一致。

地址设置模块27，用于根据所述第二地址分配广播报文中已分配的地址信息设置通信地址

具体地，所述反馈模块24包括延时计算模块241和响应报文发送模块242，所述延时计算模块241用于计算延时时间，所述响应报文发送模块242用于将所述响应报文发送至所述主机1。

需要说明的是，所述第一广播接收模块21、第一CRC校验模块22、响应报文生成模块23、延时计算模块241以及响应报文发送模块242依次连接，所述响应报文发送模块242、第二广播接收模块25、身份验证模块26以及地址设置模块27依次连接。

综上所述，采用本发明，增加了报文防碰撞机制，提高地址自动分配的效率和可靠性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，包括：

从机接收主机发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和预设的主站地址信息；

所述从机根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机；

所述从机根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机，以使所述主机根据第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息，所述响应报文内设有所述第二CRC校验码和身份标识码。

2.根据权利要求1所述的RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，所述从机根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机的步骤包括：

所述从机接收所述第一地址分配广播报文，根据所述第一CRC校验码进行CRC校验，以检验得到的主站地址信息是否准确；

如果CRC校验通过，所述从机执行所述根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机的步骤；

如果CRC校验不通过，所述从机重新执行所述接收所述第一地址分配广播报文，根据所述第一CRC校验码进行CRC校验的步骤。

3.根据权利要求1所述的RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，所述身份标识码的生成步骤包括：

所述从机获取自身的CPUID、主板ID、IMEI码或MAC地址，以作为自身的身份标识码。

4.根据权利要求1所述的RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，所述身份标识码的生成步骤包括：

所述从机生成一个随机数以作为自身的身份标识码，所述随机数至少设有三位数。

5.根据权利要求2所述的RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，在所述从机根据划分的延时时间反馈响应报文至所述主机的步骤之前，还包括：

所述从机根据公式t＝n*L/(R*0.8)计算对应的延时时间；

其中，t为从机对应的延迟时间，n为从机的排序，L为响应报文的数据长度，R为波特率。

6.根据权利要求2所述的RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，所述主机根据第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息的步骤包括：

将所述第一地址分配广播报文发送至从机的同时，所述主机开始计时以得到计时值；

所述主机判断所述计时值是否大于或等于预设广播周期；

如果所述计时值小于所述预设广播周期，所述主机判断在预设时间内是否接收到从机的响应报文；

如果在所述预设时间内没有接收到从机的响应报文，所述主机向从机发送地址分配结束指令；

如果在所述预设时间内接收到从机的响应报文，所述主机根据所述第二CRC校验码进行CRC校验；

如果CRC校验通过，所述主机添加从机的身份标识码到地址分配表，以为所述从机分配地址信息；

如果CRC校验不通过，所述主机重新执行所述判断所述计时值是否大于或等于预设广播周期的步骤；

如果所述计时值大于或等于所述预设广播周期，所述主机根据已分配的地址信息和对应的身份标识生成多条第二地址分配广播报文，并逐条发送所述第二地址分配广播报文至从机，发送完毕后重新执行所述将所述第一地址分配广播报文发送至从机的步骤。

7.根据权利要求6所述的RS-485组网通信地址自动分配方法，其特征在于，在所述从机生成自身的响应报文，计算对应的延时时间，并根据对应的延时时间发送响应报文至所述主机的步骤之后，还包括：

所述从机接收并解析所述第二地址分配广播报文；

所述从机判断所述第二地址分配广播报文中的身份标识码与自身的身份标识码是否一致，判断为是时根据所述第二地址分配广播报文中已分配的地址信息设置通信地址，判断为否时重新执行所述接收并解析所述第二地址分配广播报文的步骤。

8.一种主机，其特征在于，包括：

第一广播报文生成模块，用于生成第一地址分配广播报文；

第一广播模块，用于将所述第一地址分配广播报文发送至从机；

响应报文接收模块，用于接收从机反馈的响应报文，所述响应报文内设有第二CRC校验码和身份标识码；

地址分配模块，用于根据响应报文的第二CRC校验码和身份标识码为对应的从机分配地址信息。

9.一种从机，其特征在于，包括：

第一广播接收模块，用于接收主机发送的第一地址分配广播报文，所述第一地址分配广播报文内设有第一CRC校验码和主站地址信息；

第一CRC校验模块，用于根据所述第一CRC校验码和主站地址信息识别所述主机；

响应报文生成模块，用于生成响应报文；

反馈模块，用于根据划分的延时时间反馈所述响应报文至所述主机，所述响应报文内设有第二CRC校验码和身份标识码。

10.一种RS-485组网通信地址自动分配系统，其特征在于，包括RS-485总线、权利要求8所述的主机以及多个权利要求9所述的从机，所述主机通过所述RS-485总线与多个从机连接。

Images