RS-485总线通信协议解析
RS-485总线技术只是规定了接⼝的电⽓标准,并没有规定RS-485接⼝的电缆,插件以及通信协议,只是OSI规范中物理层的⼀个标准,由于RS-485总线采⽤差分平衡传输⽅式,⼀般使⽤的电缆建议采⽤屏蔽双绞线,使得485+与485-两两双绞,外⾯采⽤屏蔽层屏蔽外部电磁⼲扰,但是在现场实施施⼯中,有⼈采⽤平⾏线也是可以适⽤于RS-485总线的电缆,只是抗⼲扰能⼒较差,传输距离不远且通信质量不稳定,⼀般都是建议采⽤屏蔽双绞线。⽽接⼝定义形式,由于RS-485总线⼀般都是⽤到485+,485-以及GND三根线,没有硬性规定接⼝定义形式,⼀般市⾯上多见的接⼝形式有RJ45接⼝,⼯业接线端⼦接⼝,DB9串⼝接线端⼦以及RJ11电话线接⼝等。⼀般⽽⾔,采⽤⼯业接线端⼦更为合适,因为如果需要接⼊终端电阻的话,采⽤⼯业接线端⼦是很好接⼊的,⽽且接⼊屏蔽双绞线也是⼯业接线端⼦更加⽅便。
通信协议由于RS-485总线并没有规定通信协议,有很多⼚家⾃⼰推出基于RS-485总线的通信协议,其中最为著名的是由modicon公司推出的Modbus协议,该协议具有两个版本,⼀个是Modbus RTU和Modbus ASCII两种帧报⽂格式,该内容我们会在其他⽂章内详细描述,我们现在讨论基于RS-485总线通信的协议的⼀些基本原则以及相关情况。
由于RS-485总线⽀持点对多点通信模式,⽽其没有数据冲突检测解决机制,所以数据冲突的问题都是依
靠主机来解决,通过主机对整个系统进⾏全⽅位的控制,避免数据冲突的产⽣,⼀般⽽⾔,由于必须通过主机进⾏控制以避免数据冲突,基于RS-485总线通信只能⽀持⼀主多从的通信⽅式,在现实⽣活中,⽼师在课堂讲课的模式其实就是⼀种⼀主多从的通信⽅式,下⾯我们按照⽼师课堂授课的⽐喻来说明RS-485总线通信协议的⼀些基本原则。
由于RS-485总线⽀持⼀主多从的通信模式,主机需要能够识别下位多个从机设备,所以从机设备必须具备⼀个在485⽹络中的唯⼀的地址码,就像班级中给学⽣分配学号⼀样,学⽣的姓名可能会有重复,但是学号必须是该班级内唯⼀的。⽽⽼师只需要叫唤学⽣的学号要求学⽣回答问题或者做相应的动作等。 同样的道理,485通信主机通过呼叫485通信从机的地址码来控制485通信从机的相关动作。
485通信⽹络开始通信的时候,就会对整个⽹络的设备进⾏轮询,也就是对485通信从机进⾏逐个的询问,确认⽹络中是否存在该设备以及该设备是否能够正常运转。就像⽼师在正式授课之前会对班级进⾏点名,确认是否有⼈缺课,⼀旦有⼈缺课做上标识以保证在课堂提问的时候不会点到缺课的学号以免浪费时间。
485通信主机下发指令是以⼴播形式发送,485通信从机接收到相关指令,将指令中的地址码与⾃⼰的地址码对应,发现是下发给⾃⼰的指令则⽴即执⾏相关指令,执⾏完相关指令之后发送相应的状态代码给485通信主机,⽰意其可以继续下⼀条指令。否则丢弃该指令,静默等待485通信主机的下⼀条指
令。同样的道理,当⽼师向某个学⽣提问的时候,其他学⽣在此期间是不能出声,只有被提问的学⽣回答问题,当学⽣回答完问题之后,就说回答完毕,然后⼤家静待⽼师的下⼀个提问或者授课。
⼀般⽽⾔,⽼师授课都是⼀个⼈在课堂,但是有些特殊情况是需要两个或者两个以上的⽼师同时在⼀个课堂授课,这样就需要⼀个协调的机制来协调多个⽼师的授课。⽽在485通信⽹络中,也有可能存在多个RS-485通信主机共存于同⼀个RS-485通信⽹络中,在这种情况下,深圳市国科伟业通信技术有限公司开发出相应的⽤于满⾜这些需求,485共享器分为两种,抢占式模式以及优先级模式,抢占式模式就是先到先得,就像⽼师在授课的时候,谁在授课的时候其他⽼师是不能打断他的授课的,只有在他将该段内容讲完之后,停顿⼀定时间之后,其他⽼师才可以开始⾃⼰的授课,同样的也是先到先得,谁先开⼝,谁就授课,直到该段内容讲完之后再重新争取控制权。优先级模式则是定义相应的优先级,⽐如系主任的优先级⾼于普通⽼师的优先级,即使在⽼师正常授课的时候,系主任说:这⾥我插⼀句,则⽼师的授课⾃动停⽌,等待系主任讲完之后再重新抢夺控制权(注:485共享器并不带有存储功能,只能是多个主机重新抢夺控制权,⽽不是原有中断485通信主机的重新接续原有的指令,原有的通信直接失败)。
还有就是485通信线路问题,当传输距离较远的时候或者外部⼲扰过⼤导致噪⾳太⼤,485通信信号会有⼀定的衰减,就像教室较⼤以及教室外⾯⽐较吵闹的情况,后⾯的学⽣并不能清楚的听到相关的内容,在中间增加⼀个,将衰减的485信号重新整形还原放⼤,使得距离较远的485通信从机能够识别48
5信号。还有就是当教室较⼤,可能会在教室⾥⾯产⽣混⾳,通过在教室合理放置多个喇叭,就像485总线连接为星型拓扑结构,产⽣了信号反射导致通信质量不稳定,使⽤将各条485总线相互隔离,独⽴驱动可以有效的解决类似问题。

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