RS485总线多主方式对等传输数据
485 多主机通信机制
485 多主机通信机制485多主机通信机制，是指通过一种基于以太网的通信协议，实现多个主机之间的高速数据传输和通信的技术。
本文将详细介绍485多主机通信机制的原理、特点和应用。
一、485多主机通信机制的原理485多主机通信机制是基于RS-485通信协议的，RS-485是一种串行通信协议，支持多主机通信。
它采用差分信号传输方式，具有抗干扰能力强、传输距离远、传输速率高等优点，适用于工业环境中的数据通信。
在485多主机通信机制中，每个主机都有一个唯一的地址。
当一个主机要发送数据时，它会先发送一个起始信号，然后将数据按字节发送出去。
其他主机会监听总线上的信号，如果检测到起始信号，就会暂时放弃总线的控制权，等待发送数据的主机发送完毕后再参与通信。
在485多主机通信机制中，还有一个重要的概念是主机的优先级。
每个主机都有一个优先级，优先级高的主机具有更高的控制权，在总线上能够更快地发送数据。
当多个主机同时要发送数据时，优先级高的主机会优先发送，而优先级低的主机会等待。
二、485多主机通信机制的特点1. 高速传输：485多主机通信机制支持高速数据传输，最高传输速率可达10Mbps，能够满足实时性要求高的应用场景。
2. 长距离传输：485多主机通信机制采用差分信号传输方式，传输距离可达1200米，适用于工业环境中远距离的通信需求。
3. 抗干扰能力强：485多主机通信机制采用差分信号传输方式，能够有效抵抗电磁干扰和噪声干扰，保证数据传输的可靠性。
4. 多主机通信：485多主机通信机制支持多个主机同时进行通信，每个主机都有一个唯一的地址和优先级，能够实现灵活的数据交互和控制。
三、485多主机通信机制的应用1. 工业自动化：485多主机通信机制广泛应用于工业自动化领域，用于实现各种设备之间的数据通信和控制，如PLC、传感器、执行器等。
2. 智能楼宇：485多主机通信机制可用于智能楼宇系统中，实现楼宇设备之间的数据传输和控制，如照明控制、空调控制、安防监控等。
rs485工作原理
rs485工作原理RS485是一种常用的串行通信协议，其工作原理基于差分信号传输。
RS485总线允许多个设备通过同一条双绞线来进行通信。
RS485采用差分传输，即在通信传输过程中，使用两个相互互补的信号线，分别表示逻辑0和逻辑1。
其中一个信号线传输正相位信号，另一个信号线传输反相位信号。
这种差分传输方式可以有效抵消传输线路上的干扰和噪声。
在RS485总线中，最常见的连接方式是多个设备采用并行连接的形式，即所有设备都连接在同一根双绞线上。
每个设备都有一个独特的地址，用于标识其在总线上的唯一性。
设备之间的通信是通过主从方式进行的。
主设备负责发起通信，并控制总线的访问权限。
它向指定的从设备发送数据或者请求数据。
从设备只有在主设备的请求下才能进行数据传输。
在通信过程中，主设备首先发出开始信号，它会将发送线置为高电平，接收线置为低电平。
然后主设备发送数据，数据的传输是通过不同的电平变化来表示。
对于逻辑0，发送线保持高电平，接收线保持低电平；对于逻辑1，发送线保持低电平，接收线保持高电平。
接收设备会监听总线上的数据变化。
当检测到开始信号后，它将开始接收数据。
它通过比较发送线和接收线的状态来判断数据的传输。
如果发送线的状态与接收线的状态相同，表示接收到逻辑0；如果发送线与接收线的状态相反，表示接收到逻辑1。
RS485总线允许多个设备同时进行数据传输，但在同一时刻只能有一个设备发送数据。
其通过主从方式及差分信号传输来提高通信的可靠性和抗干扰能力。
这使得RS485成为工业控制领域中广泛应用的通信协议之一。
rs485原理(一)
rs485原理(一)RS485通信协议RS485是一种常用的串行通信协议，用于在远距离通信中传输数据。
它具有高可靠性、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于工业控制、自动化、仪器仪表等领域。
本文将从浅入深介绍RS485通信协议的相关原理，帮助读者更好地理解和应用。
1. RS485基础概念RS485是一种差分信号通信协议，即使用两个相反的电信号来表示数据位的“0”和“1”。
它可以同时支持半双工和全双工通信，允许多个节点连接在同一总线上进行通信。
2. RS485物理层连接RS485通信协议的物理层使用一对绞线进行连接，其中一根线为正线(A)、另一根线为负线(B)。
这样设计的目的是为了减小信号的传输噪声和干扰。
3. RS485传输方式RS485协议支持两种不同的传输方式：单点通信和多点通信。
单点通信在单点通信中，RS485总线上只有一个主节点与一个从节点进行通信。
主节点负责发送指令，从节点负责接收并执行指令。
这种方式适用于简单的控制系统，如智能家居等。
多点通信在多点通信中，RS485总线上可以连接多个主节点和从节点，节点之间通过地址进行区分。
主节点可以发送指令给指定的从节点，从节点也可以发送数据给主节点。
这种方式适用于复杂的工业自动化系统，如工控行业等。
4. RS485通信协议RS485通信协议定义了数据帧的格式和通信规则。
数据帧格式RS485通信使用统一的数据帧格式，包括起始位、数据位、校验位和停止位。
典型的数据帧格式为1个起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位。
通信规则RS485通信遵循“主—从”通信模式，主节点负责发起通信，从节点被动接收和响应。
主节点发送数据后，从节点通过校验位判断数据是否正确，并返回响应信息。
5. RS485的优势和应用优势RS485通信协议具有以下优势：•高可靠性：使用差分信号传输，能够有效抵抗干扰和噪声。
•长距离通信：RS485总线可以支持长达1200m的通信距离。
•多点通信：多个节点可以连接在同一总线上进行通信，灵活且经济。
rs485 原理
rs485 原理
RS485是一种串行通信协议，也称作EIA485或TIA485。
它是在RS485标准下工作的一种物理层通信协议，可以实现多个设备之间的远距离、高速、可靠的数据通信。
RS485采用差分信号传输方式，即发送数据和接收数据通过两根线分别传输。
其中一根线为A线，另一根线为B线，它们相互之间的电平差异表示不同的二进制数值。
当A线的电位高于B线时，表示二进制的0；当A线的电位低于B线时，则表示二进制的1。
RS485的通信方式采用半双工通信，意味着数据只能在一个方向上传输，在同一时间只能进行发送或接收操作。
为了实现多个设备之间的通信，RS485采用了一种主从结构的网络拓扑。
在网络中，一个设备可以充当主设备（Master），负责控制和调度通信的过程，其他设备则为从设备（Slave），按照主设备的指令进行数据的发送和接收。
RS485通信的主要特点是抗干扰能力强，传输距离远（最高可达1200米），传输速率高（最高可达10Mbps），适用于复杂的工业环境。
此外，RS485还支持多主设备的通信，可以实现多个主设备同时与多个从设备进行通信，灵活性较强。
总之，RS485是一种基于差分信号传输的半双工通信协议，通过A线和B线传输数据，采用主从结构的网络拓扑，具有抗干扰能力强、传输距离远、传输速率高等特点，广泛应用于工业自动化等领域。
RS485通信协议
RS485通信协议协议名称：RS485通信协议1. 引言RS485通信协议是一种用于串行通信的标准协议，常用于工业自动化领域。
该协议定义了数据传输的物理层和数据链路层规范，确保了多个设备之间的可靠通信。
本协议旨在详细描述RS485通信协议的标准格式和相关要求。
2. 范围本协议适用于使用RS485通信协议的设备和系统，包括但不限于工业控制系统、仪器仪表、数据采集设备等。
3. 术语和定义3.1 RS485：一种串行通信标准，支持多主多从的半双工通信方式。
3.2 数据传输速率：数据在物理介质上传输的速率，单位为bps。
3.3 帧：数据传输的最小单元，包括起始位、数据位、校验位和停止位。
3.4 主站：RS485通信网络中具有控制和管理功能的设备。
3.5 从站：RS485通信网络中执行主站指令的设备。
4. 物理层规范4.1 电气特性4.1.1 通信线路：使用双绞线作为通信介质，具有较好的抗干扰能力。
4.1.2 电压标准：通信线路的电平范围为-7V至+12V，其中-7V表示逻辑“1”，+12V表示逻辑“0”。
4.1.3 驱动能力：通信设备应具备足够的驱动能力，以确保信号在长距离传输时的稳定性。
4.2 连接方式4.2.1 线缆连接：使用双绞线连接主站和从站，其中一对线缆用于数据传输，另一对线缆用于信号地。
4.2.2 端子连接：使用标准的RS485通信端子连接主站和从站，确保连接的可靠性和稳定性。
5. 数据链路层规范5.1 帧格式5.1.1 起始位：一个起始位，逻辑为低电平。
5.1.2 数据位：8个数据位，按照LSB（Least Significant Bit）先传输。
5.1.3 校验位：可选的奇偶校验位，用于检测数据传输的错误。
5.1.4 停止位：一个或多个停止位，逻辑为高电平。
5.2 数据传输5.2.1 主从通信：主站发起通信，从站响应并回复数据。
5.2.2 数据传输速率：根据实际需求，可选择不同的数据传输速率，如9600bps、19200bps等。
基于RS485的多主机对等通信系统的设计与实现
基于RS485的多主机对等通信系统的设计与实现一、引言现代社会对通信技术的要求越来越高，无线通信技术的应用广泛，然而在某些特定环境下，无线通信可能会受到干扰或信号弱等问题影响。
为了解决这个问题，基于RS485的多主机对等通信系统应运而生。
这种系统可以实现多主机之间的高效、可靠的通信，具有广泛的应用前景。
本文将介绍基于RS485的多主机对等通信系统的设计与实现。
二、RS485通信协议简介RS485是一种串行通信协议，可实现远距离高速数据传输。
它采用差分信号传输，在抗干扰能力和传输距离方面具有优势。
RS485通信协议定义了电气特性、物理层规范、通信帧格式等内容，为多主机对等通信系统的设计与实现提供了基础。
三、多主机对等通信系统的设计1. 系统框架设计多主机对等通信系统由主机、从机和总线组成。
主机之间可以进行双向通信，彼此平等地参与通信过程。
总线通过RS485通信协议连接主机和从机，实现数据的传输和交换。
2. 硬件设计（1）选择合适的RS485通信模块，该模块需要支持多主机对等通信的功能，并提供相应的接口。
（2）确定主机和从机的配置数量和位置，根据实际需求设计电路板布局。
（3）为每个主机和从机分配唯一的地址，以便在通信过程中进行识别和区分。
3. 软件设计（1）主机软件设计：主机负责发起通信请求、接收、解析和处理数据。
软件需要实现主机之间的通信协议，确保数据的正确传输和处理。
（2）从机软件设计：从机负责接收主机发送过来的数据，并做出相应的响应。
软件需要实现从机之间的通信协议，确保数据的正确接收和响应。
四、多主机对等通信系统的实现1. 硬件实现（1）按照设计要求，搭建多主机对等通信系统的硬件电路。
（2）连接RS485通信模块和其他硬件设备，搭建通信网络。
2. 软件实现（1）编写主机软件代码，实现主机之间的通信功能。
（2）编写从机软件代码，实现从机之间的通信功能。
（3）进行系统调试和测试，确保数据的正确传输和处理。
RS485通讯原理
RS485通讯原理RS485是一种常用的串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域中的远程设备监控与控制。
RS485通信原理基于差分传输技术，具有较强的抗干扰能力和可靠性。
本文将从通讯原理、硬件连接、传输特性和典型应用四个方面详细介绍RS485通信原理。
一、通讯原理RS485通信是一种点对点或多点的串行通信方式，采用平衡线路连接发送端和接收端。
在RS485总线上，可以存在多个发送设备和接收设备，并且可以选择不同的通信方式，比如单工（只能单向通信）、半双工（双向通信，但同一时间只能有一个设备发送）和全双工（双向通信，可以同时有多个设备发送）。
二、硬件连接RS485通信需要使用特定的硬件连接方式。
通常情况下，RS485总线上可以连接多个设备，每个设备都有一个接收引脚（A）、一个发送引脚（B）和一个接地引脚（G）。
设备之间的连接是通过分线器（Repeater）或者转换器（Converter）实现的。
分线器通常用于增强信号，延长传输距离，将一个输入信号分发给多个输出设备。
转换器则用于将RS232或RS422信号转换为RS485信号，使得不同类型的设备可以进行RS485通信。
在连接时，需要将所有设备的发送引脚（B）连接在一起，将所有设备的接收引脚（A）连接在一起，以形成总线结构。
同时，需要注意每个设备的接收引脚（A）和发送引脚（B）之间应使用合适的电阻进行匹配。
三、传输特性1.多点通信：RS485总线上可以连接多个设备，可以实现点对点、多点对多点等不同的通信方式。
2.抗干扰能力强：差分传输技术使得RS485通信能够有效抵抗来自电磁干扰和噪声的影响，提高通信的可靠性。
3.传输距离远：RS485通信可以实现传输距离较远，通常可以达到1200米以上，可以满足较远设备之间的通信需求。
4.传输速率高：RS485通信支持多种通信速率，可以根据具体的应用需求选择合适的速率。
5.点对点通信：RS485通信可以实现点对点通信，保证通信的稳定性和可靠性。
RS485通信原理
RS485通信原理首先，RS485是一种双向通信标准。
它采用差分传输信号，使用两条传输线（A和B）来传输数据。
传输线上电压的极性差异表示二进制位的取值，差分信号的抗干扰能力强，传输距离可以达到1200米。
RS485的通信原理基于主从模式，通信中主设备负责发送命令和请求，从设备响应并返回数据。
通信中的建立主从关系需要设备连接到共享总线上，并由主设备对从设备进行寻址。
通信过程中，主设备通过控制传输线上的电平来发送控制帧和数据帧，从设备通过检测传输线上的电平变化来解析和响应主设备的命令。
RS485通信的标准规定了通信帧的格式和传输速率。
通信帧一般分为两部分：一个起始位、8个数据位、可选的奇偶校验位和一个或多个停止位。
数据位可以是8位或9位，其中一个是奇偶校验位。
起始位和停止位用于标识一个数据帧的开始和结束。
通过RS485接口进行数据传输，通信数据通常是以字节为单位进行传输的。
每个字节在传输线上经过一系列的状态转换来表示，如发送开始位、发送数据位、发送奇偶校验位和发送停止位等。
从设备接收到信号后，需要进行解析和处理，包括检查校验位的有效性和解析数据位。
RS485通信使用多种协议进行数据交互，如MODBUS、Profibus和DMX512等。
协议是规定通信帧的格式、数据的含义以及通信过程的一系列规则和约定。
协议可以包括命令帧、响应帧、错误处理机制以及数据压缩和加密等功能。
RS485通信具有良好的可靠性和抗干扰能力。
通过差分传输和控制信号的特性，能够有效地抵抗电磁干扰和信号衰减。
同时，RS485可以实现多点通信，允许多个设备连接到同一总线上进行通信。
通过总线结构，可以降低通信成本和简化系统布线，提高系统的扩展性和灵活性。
总的来说，RS485通信原理是基于差分传输的双向通信标准，通过主从模式和控制帧的方式进行数据交互。
通过设备间的连接和寻址，实现主设备和从设备的通信。
RS485通信在工控领域具有广泛的应用，提供了一种可靠的数据传输方案，满足了工业环境下的实时、可靠性和抗干扰的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RS485总线多主方式对等传输数据
摘要:利用以太网的冲突检测方式在RS485总线上连接的多个设备之间采用多主方式对
等传输数据,并给出了这种方法的硬件设计方案和软件流程。
关键词:RS485总线对等网冲突检测
目前以RS485总线为基础组建的各类网络中,多采用主从式通信。
但在一些组网中,采用对等式的通信方式更符合设计要求,效率更高。
例如在一套由人机接口、红外控制模块(用于遥控家电)、三表集抄模块、安防模块和家居网关服务终端(与互联网及电话相联)等组成的智能家居服务系统中,该家居系统内部采用什么样的数据传输方式,怎样可靠和高效地传输数据,对整个家居系统的正常运转至关重要。
因为总线上发起通信的数据有外界的遥控指令、人机接口处传来的控制和查询指令以及一些模块主动上传的指令(如报警),这些指令大多数是随机的,若采用主从式难以符合要求,而采用多主方式的对等网可以符合数据传输的要求,使数据及时发送。
同时由于各个设备是对等的关系,实行分布式控制,所以一个模块损坏,不会影响其他模块工作,因此不存在主站损坏导致整个通信线路瘫痪的问题,从而使通信的可靠性大大增加。
1多主式对等网数据传输方案的选择
在采用多主方式后,挂接在总线上的各设备之间是对等的关系,各节点在发送数据时存在总线竞争问题,需要考虑设备之间的优先发送数据问题以及传送效率问题。
要解决总线竞争问题,可以考虑用以太网的冲突检测方案或令牌总线方案。
在以太网的冲突检测方案中,当总线上有不同节点同时发送数据时,会由于信号叠加而造成信号紊乱,即信号的冲突。
要避免这种情况,节点在发送数据前要侦听一下总线是否忙,不忙时才发送,以减少冲突。
当发生冲突时,可以用二进制指数退避算法来解决冲突。
令牌总线方案是通过令牌的传送来控制每个节点发送的时间,从而解决总线的竞争。
它虽然不存在冲突问题,但要不断地传送令牌,某一节点要发送数据,必须等到获得令牌才能发送,这会延误重要数据的发送,并加大数据量和等待时间。
在轻载荷时效率低,而且其协议比冲突检测方案复杂,初始化时间长。
综合考虑,以太网的冲突检测方案在轻载荷时效率高,且协议较令牌总线方案简单。
考虑到智能家居项目中总线上负荷不大,冲突量少,因此采用以太网的冲突检测方式来实现多主方式数据传输。
2多主式数据传输的硬件设计
2.1器件的选择
系统的主控单片机采用AT89C52。
AT89C52能够与51系列单片机兼容,具有8KB Flash程序存储器、256B数据存储器,以及串口中断和定时器。
这些完全能够满足系统对中断、数据存储器和程序存储器容量的需求。
RS485收发器可考虑用SN75LBC184,该芯片具有很好的抗干扰性能,可靠性高。
2.2设计原理
硬件原理图如图1所示。
单片机AT89C52的串口数据线与SN75LBC184的收发端口相连。
SN75LBC184的使能端由单片机I/O口控制,通过RS485收发器进行单片机信号与RS485信号的转换。
利用AT89C52有一个全双工串口通信端口的特性,在发送1个字节后,紧接着从总线收一次数据,并比较2个数据是否相同。
若相同,则认为没有产生冲突;否则认为产生了冲突,去执行相应的冲突处理。
此时RS485收发器要收发同时使能,可让收(/RE)一直使能,发使能(DE)用一个单片机I/O口(P11)控制。
为了减小RS485总线上的盲区状态,加强通信的可靠性,在RS485总线的出口处加3个保护电阻,分别是上拉电阻750Ω、接地电阻750Ω和2条信号线之间的电阻130Ω。
3多主式数据传输的软件设计
下面将介绍采用RS485总线组建对等网,利用冲突检测方式传送数据的原理及软件流程。
该总线传输速率为38.4kbps,采用多主发送方式。
3.1发送流程
由于采用类似以太网的冲突检测方式来发送数据,因此为了减少冲突,数据在发送之前应先进行总线侦听,即确定总线是否有数据正在发送。
若有,则等待到线路空闲;否则可发送,这样可以减少冲突发生的概率。
按传输速率为38.4kbps计算,每位的发送时间为26μs,以每个字节为10位计(起始位和结束位各1位,数据位8位),则发送每个字节需260μs。
发送1帧32字节数据最少需8320μs。
在总线侦听时,若500μs没有接收中断,则认为总线空闲,可以发送数据,等待时间很短,在数据量小时效率高。
当某些数据帧要求有回应时,要发送回应帧,若回应帧满足以下条件:
(1)发送1个字节要260μs,1帧最大32字节数据至少要8320μs,取10ms。
(2)对方接收到的时间取10ms。
(3)程序处理时间取10ms。
(4)对方发送时间按10次冲突算,则(210-1)×3×500=1534500,取1.54s。
(5)接收回应帧时间10ms。
则等待时间T=10+10+1534+10=1564ms,可取1.6s。
若要求回应帧的数据等待一段时间后还没收到回应帧,则重发数据,这样可减少误码率。
若多次无法通信,则各装置要置出错信息,作相应处理或向外界报警。
具体发送流程如图2所示。
当有数据要发送时,先判断线路是否忙,若不忙,则可以发送数据。
在发送途中检测是否有冲突,若在发送中发现有数据冲突,则进行冲突处理,算出退避时间,等待退避时间后重传数据,最多10次;若无冲突,则发送完成,在设定的时间内等待回应帧,若在规定时间内没收到回应帧,则置相应标志选择重传本帧数据或放弃;若收到回应帧,则本次通信成功。
3.2接收流程
串口通信采用异步传送方式。
字符是按帧格式进行传送的,每帧数据中起始位和结束位各占1位(用于建立发送与接收之间的同步),数据位8位,无校验位。
接收流程图如图3所示。
在串口收到数据后,按格式去判别所接收的数据是否正确,即先找到起始符,然后判断是否为发给自己的数据,并按自定义协议的数据要求和范围逐个进行检验。
若为有效数据则放入接
收缓冲区,置接收标志,让应用层处理,有需要回应的,应用层处理完后发送相应的回应帧。
对接收到的数据进行处理时,先看是否符合通信格式,CRC校验是否通过,然后才译码。
若其中一个数据不合要求,就清缓冲区,认为数据无效,有些数据需返回错误信息。
在通信中可能有一些异常状态,如接收数据出错或1帧数据没有收完。
在此情况下,若数据之间的间隔超过最大等待时间,则需把接收数据缓冲区清空,认为数据无效。
3.3冲突检测流程
若2个设备同时在空闲的电缆上发送数据,就会发生数据冲突,此时系统要能检测出总线上的冲突。
在发送时把数据赋给一个变量,进入发送中断后等待接收中断标志(若超时也认为发生了冲突),然后从串口取数,与变量中的数比较即可判断有无冲突。
冲突检测流程图如图4所示。
进入串口中断后,如果是发送中断,则清TI(发送中断)标志,等待RI(接收中断)标志。
若超过设定时间(500ms)没收到RI标志为1的信号,则认为发生了冲突。
在接收到RI标志后,把串口缓冲区的数据与发送前存的数据比较,若二者相同,则不存在冲突;若不同,则认为发生了冲突。
3.4冲突处理流程
在发送数据中,若检测到一次收发数据不同,就认为总线上有数据冲突,要进行冲突处理。
冲突处理流程图如图5所示。
发送过程中,当检测到总线上有数据冲突,则所有设备停止发送,计算出等待的时间,退出串口中断,在等待一段退避时间后,重新发送。
等待时间的计算采用改进的二进制指数退避算法。
在二进制指数退避算法中退避时延T=(2i-1)×基本时间间隔×优先系数。
其中i为冲突次数,最大取10,基本时间间隔定为500μs。
优先系数是考虑让一些重要数据在发生冲突后可以优先发出,各站中越重要的数据优先系数越低,这是对以太网二进制指数退避算法的改进。
优先系数根据系统需求确定。
根据总线上各设备的情况,以智能家居系统为例,可考虑把通信信息优先级分为3级。
如安防报警信息优先级别最高,优先系数最小,可设为1,其他设备的优先系数可根据情况设为2或3。
当发生一次冲突时,安防优先系数为1,基本时间间隔取500μs。
当等待500μs后,若总线空闲,则可重新发送,即只等待1ms。
计算后的计数值在单片机的定时器中计数,计时时间到,则再次总线侦听,发送数据。
4结束语
该方案已经在一套智能家居系统中得到实现,同时也可作为其他项目的通信参考方案。
该方案不仅可在RS485总线上使用,经一定的修改之后还可以用于电力载波等方式,因此具有很好的兼容性。