1 Проблема
Одной из наиболее часто используемых сетей в области промышленного управления и измерения является физический слой с использованием rs -485 интерфейса связи, состоящего из сети оборудования для управления промышленным управлением. Этот интерфейс связи может быть очень удобным для многих устройств для формирования сети управления. Из текущего решения для решения связи между микроконтроллерами при анализе многих программ, режим связи RS -485 из-за простой структуры, низкой цены, расстояния связи и скорости передачи данных и широко используется В инструментах интеллектуальные датчики, централизованный контроль, управление зданиями, мониторинг и тревога и другие поля. Тем не менее, автобус RS485 существует самоадаптивная, функция самозащиты является хрупкой, а другие недостатки, такие как не обращать внимания на некоторые детали обработки, часто сбой связи или даже паралич системы и другие неудачи, поэтому важно улучшить Операционная достоверность автобуса rs -485.
Схема интерфейса интерфейса RS485
2 проблемы проектирования аппаратной схемы, чтобы знать
2.1 Основной принцип схемы
Конструкция аппаратной схемы узла показана на рисунке 1, на котором используется rs -485 интерфейсный чип SN75LBC184, который принимает единый VCC питания, напряжение в диапазоне +3 к {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 5}}. 5 V может работать нормально. По сравнению с обычным чипом rs -485, он может не только противостоять воздействию молнии и может выдерживать до 8 кВ удара электростатического разряда, а чип интегрировал четыре переходных защитных трубки с чрезмерным напряжением, может противостоять до 4 {{{{{{{{{{{{{ 33}} 0 V переходное напряжение импульса. Следовательно, это может значительно повысить надежность предотвращения повреждения молнии устройству. Для некоторых из более враждебных средств сцены может быть непосредственно подключено к линии передачи без каких -либо дополнительных компонентов защиты. Чип также имеет уникальную конструкцию, когда вход открыт, его выход высокий, что может гарантировать, что входной кабель приемника имеет разлом с открытым цепью, не влияет на нормальную работу системы. Кроме того, его входной импеданс для стандартного входного импеданса RS485 в 2 раза (больше или равен 24 кОм), так что вы можете подключить 64 трансивер на шине. Чип внутренне предназначен для ограничения драйвера наклона, так что выход выходного сигнала не будет слишком крутым, поэтому линия передачи не будет производить слишком много высокочастотных компонентов, что эффективно удушает электромагнитные помехи. На рисунке 1 фиксатор TLP521 с четырьмя в одном, так что микроконтроллер и SN75LBC184 полностью свободны от электрического соединения между работой надежности. Основным принципом является: когда микроконтроллер P1. 6=0, диод светоизлучающего фотокуплер испускает свет, проводящую транзисторную проводя Чип интерфейса RS485, позволяющий передавать. Когда микроконтроллер P1. 6=1, диод светоизлучающего фотокуплура не испускает свету прием разрешен. SN75LBC184 аналогичен вышеуказанному.
2.2 Дизайн консоли DE rs -485
В системе полудуплексной связи, построенной автобусом RS -485, только один узел может находиться в состоянии передачи и отправлять данные на шину в любой момент во всей сети, и все другие узлы должны находиться в состоянии приемного состояния Полем Если есть 2 узла или более 2 узлов для отправки данных в шину одновременно, приведет ко всем сбое передачи данных отправителя. Следовательно, в проектировании аппаратного обеспечения каждого узла системы он должен сначала стремиться избежать конфликта данных о данных шины, вызванного ненормальными условиями, которые заставляют этот узел отправлять данные в шину. Возьмите серию микроконтроллеров MCS51 в качестве примера, поскольку он находится в сбросе системы, порты ввода/вывода выводятся высокой, если порт ввода/вывода напрямую подключен к драйверу, включающему до конца DE RS -485 Чип интерфейса, он станет высоким во время сброса ЦП, так что этот узел находится в состоянии отправки. Если в настоящее время есть другие узлы, отправляющие данные, передавающие данные, передача данных будет прервана и не удастся, или даже вызовет всю шину из -за сбоя узла и блокировки связи, что, в свою очередь, влияет на нормальную работу всей система. Принимая во внимание стабильность и надежность связи, в конструкции каждого узла следует контролировать контакт передатчика интерфейса шины RS485, предназначенный для окончания обратной логики, то есть управляющего вывода для логики «1», De end of a {0 »; управляющий вывод для логики "0", управляющего вывода для логики "{{1 0}}", управляющего вывода для логики "0", управляющий вывод для логики "0", управляющего вывода для логики "0". "0" Когда управляющий штифт логика '1', сторона De - «1». На рисунке 1, контакт процессора P1.6 через клемму DE -накопителя фотокуплера, так что управляющий штифт является высоким или аномальным сбросом, так что SN75LBC184 всегда находится в состоянии приемного ситуация, вызванная воздействием всей системы. Это закладывает основу для надежной связи всей системы.
Кроме того, в схеме есть сторожевой пейзаж MAX813L, который может автоматически сбросить программу и передавать управление шиной RS -485, когда узел имеет мертвую петлю или другие ошибки. Это гарантирует, что вся система не будет исключительной шиной из -за сбоя узла, что приведет к параличу всей системы.
2.3 Проектирование, чтобы избежать конфликта автобусов
Когда узел должен использовать шину, чтобы реализовать надежную связь с автобусом, сначала прослушайте шину при отправке данных. В аппаратном интерфейсе сначала инвертировать конверт данных для получения данных rs {{0}} чип интерфейса и подключите его к контакту прерывания int 0 ЦП. На рисунке 1 INT0 подключен к выходу опто-купюра. Когда шина передает данные, получение конец данных SN75LBC184 (R Terminal) показывает изменение высоких и низких уровней, использование процессора, генерируемого падающим краем прерывания (также может использоваться для запроса пути), В это время вы можете узнать, является ли автобус «занят», то есть есть ли узел на автобусе. Если «Idle», вы можете получить доступ к автобусу, что лучше решает проблему конфликтов автобусов. Исходя из этого, вы также можете определить приоритет различных сообщений, чтобы в первую очередь можно было отправить высокоприоритетные сообщения, что еще больше улучшило систему в реальном времени. После принятия этого способа работы в системе больше нет различия между мастером и подчиненными узлами, и каждый узел имеет равный доступ к шине, что эффективно избегает ситуации, когда бремя связи отдельных узлов является тяжелым. Скорость использования шины и эффективность связи системы могут быть значительно улучшены, так что реакция системы в реальном времени была улучшена, и даже если отдельные узлы в системе не будут сбои, это не повлияет на другие узлы нормальная связь и нормальная работа. Это делает систему «опасность» децентрализованной, чтобы повысить надежность и стабильность системы.
2.4 RS -485 Конструкция выходной цепи
На рисунке 1 VD1 ~ VD4 для диода ограничителя сигнала значение его регулятора напряжения должно обеспечить соблюдение стандарта rs -485, VD1 и VD3 для принятия 12 В, VD2 и VD4, чтобы получить 7 В, чтобы обеспечить, чтобы обеспечить 7 В, чтобы обеспечить 7 В. что амплитуда сигнала ограничена -7 ~ +12 v между способностью дополнительно улучшить сопротивление к перенапряжение. Принимая во внимание особые обстоятельства линии (например, узел чипа rs -485-это расстройство короткого замыкания), чтобы предотвратить поражение шины от других расширений связи, в результате сигнала SN75LBC184 подключен последовательно с двумя резисторами 20 Ом R1 и R2, так что сбои аппаратного обеспечения машины не затрагивают всю связь с автобусом. В области построения строительства системы приложений, из -за перевозчика связи находится скрученная пара, ее характерный импеданс около 120 Ом, поэтому конструкция линии в линии передачи сети RS485 должна быть подключена к каждому из {1 120 ω -соответствующий резистор (например, рисунок 1 в R3), чтобы уменьшить отражение передаваемого сигнала на линии.
2.5 Выбор источника питания системы
Для комбинации микроконтроллера rs {{0}} сети измерений и управления должна иметь приоритет для использования независимой программы питания для каждого узла, одновременно линия электроэнергии не может быть передана с RS -485 Линия сигналов с многоядерным кабелем. RS -485 Линия сигналов должна быть выбрана из площади поперечного сечения 0,75 мм2 или более скрученной пары проводов, а не с плоской прямой линией, и выбор линейного источника питания TL750L05, чем выбор питания переключения. соответствующий. TL750L05 должен обладать выходной емкостью, если нет выходной емкости, выходное напряжение для формы сигнала пилообразной сигнала, повышение кромки пилообразной формы волны с изменениями входного напряжения, плюс выходной емкость, вы можете подавить это явление.
3 Программное программирование
SN75LBC184 В режиме приемного режима A, B является входом, R - выход; В режиме передачи D - вход, A, B - выход. Когда направление передачи изменяется один раз, если вход не изменяется, то выход на данный момент является случайным состоянием, пока входное состояние не изменится один раз, выходное состояние определяется. Очевидно, что после переноса из режима передачи в режим приема, если r низкий до изменения статуса A и B, а R все еще низкий при первом бите начала данных, процессор считает, что в настоящее время нет начального бита. и процессор не начинает получать первые данные до тех пор, пока не произойдет первое падение, что приведет к ошибке приема. После передачи из режима приема в режим передачи, перед изменением D, если напряжение между A и B является низким, и отправляется первое начало данных, напряжение между A и B все еще низкое, и нет начала Бит на булавках A и B, что также приведет к ошибке передачи. Решением, чтобы преодолеть это следствие: хост непрерывно посылает два слова синхронизации, слово синхронизации, включающее несколько изменений в крае (например, 55H, 0 aah) и отправить два раза (первый раз может получить ошибку и Игнорируется), приемник получает слово синхронизации, данные могут быть переданы, что обеспечивает правильную связь.
Для того, чтобы работать более надежно, на переключении состояния шины RS485 требуется соответствующая задержка перед отправкой и получением данных. Конкретная практика находится в состоянии передачи данных, первом наборе терминала управления «1», задержка 0. 5 мс или около того, а затем отправлять допустимые данные, завершается передача данных, а затем задержка 0. 5 мс, набор терминалов управления "0". Такая обработка сделает автобус иметь стабильный рабочий процесс во время переключения состояния.
Программа узла связи с микроконтроллером может быть в основном разделена на шесть основных разделов, которые являются предопределенным разделом, разделом инициализации, раздел основной программы, разделу обнаружения состояния устройства, разделу «Приемное кадр» и раздел отправки кадров. Предопределенная часть в основном определяет сигналы рукопожатия, используемые в связи, буфер, используемый для сохранения информации об устройстве, и переменная для сохранения номера устройства этого узла. Часть обнаружения состояния устройства должна быть в состоянии реагировать соответствующим образом, когда после инициализации программы происходит сбой аппаратного обеспечения. Основной раздел программы должен иметь возможность получать командные рамы и соответствующим образом отвечать на содержание команды. Чтобы сократить длину, здесь приведен только код основного раздела программы.
4 Заключение
Хотя существуют некоторые недостатки автобуса RS -485, но из -за его дизайна линии прост, недорогой, прост в управлении, если детали обрабатываются хорошо, в некоторых инженерных приложениях все еще могут играть хорошую роль. Короче говоря, ключ к решению надежности проекта до начала строительства следует учитывать до того, как меры, которые можно принять таким образом, чтобы решить проблему в основном, а не ожидание до поздней техники.