1 Проблема
Однією з найбільш часто використовуваних мереж у галузі промислового контролю та вимірювання є фізичний рівень, що використовує інтерфейс зв'язку RS -485, що складається з мережі обладнання промислового управління. Цей інтерфейс зв'язку може бути дуже зручним для багатьох пристроїв для формування мережі управління. З поточного рішення для вирішення міжміської зв'язку між мікроконтролами в аналізі багатьох програм, rs -485 режим зв'язку шини через просту структуру, низьку ціну, відстань зв'язку та швидкість передачі даних є доцільною і широко використовується У приладах, інтелектуальних датчиках, централізованому контролі, контролі будівлі, моніторингу та тривозі та інших галузях. Однак, автобус RS485 Існує самозадаптна, функція самозахисту є крихкою, а інші недоліки, такі як не звертати уваги на деякі деталі обробки, часто збої комунікації або навіть системний параліч та інші збої, тому важливо вдосконалити Оперативна надійність шини RS -485.
Схематична схема інтерфейсу зв'язку RS485
2 Проблеми дизайну апаратного забезпечення, про які слід знати
2.1 Основний принцип схеми
The hardware circuit design of a node is shown in Figure 1, in which an RS-485 interface chip SN75LBC184 is used, which adopts a single power supply Vcc, the voltage in the range of +3 to {{ 5}}. 5 В може працювати нормально. Compared with ordinary RS-485 chip, it can not only resist the impact of lightning and can withstand up to 8 kV of electrostatic discharge impact, the chip integrated four transient over-voltage protection tube, can withstand up to 4{{ 33}} 0 V Перехідна імпульсна напруга. Тому це може значно підвищити надійність запобігання пошкодженню блискавки пристрою. Для деяких більш ворожих середовищ сцени можна безпосередньо підключити до лінії передачі без додаткових компонентів захисту. Чіп також має унікальну конструкцію, коли вхід є відкритим контуром, його вихід високий, що може гарантувати, що вхідний кабель приймача має несправність відкритого контуру, не впливає на нормальну роботу системи. Крім того, його вхідний опір для стандартного вхідного опору RS485 в 2 рази (більше або дорівнює 24 кОм), тому ви можете підключити 64 приймачі на шині. Чіпа внутрішньо розроблена для обмеження драйвера нахилу, так що край вихідного сигналу не буде занадто крутим, так що лінія пропускання не буде виробляти занадто багато високочастотних компонентів, тим самим ефективно задушуючи електромагнітні перешкоди. На малюнку 1 чотири в одному OPTO-Coupler TLP521, щоб мікроконтролер та SN75LBC184 повністю не містять електричного зв’язку між роботою надійності. Основний принцип: коли мікроконтролер P1. 6=0, діод, що випромінює світло, випромінює світло, фотосесторна транзисторна провідність, вихід високої напруги (+5 v), вибрав кінець de кінця інтерфейс RS485, що дозволяє передачею. Коли мікроконтролер P1. 6=1, діод, що випромінює світло, не випромінює світло, фоточутливий транзистор не проводить, вибирається вихідна низька напруга (0 В), вибирається термінал RS485 інтерфейсу та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та вибирається, і вибирається мікросхема RS485 та Прийом дозволений. Принцип терміналу R (клеми прийому) та термінал D (передавальний клем) SN75LBC184 схожий на вищезазначене.
2.2 Дизайн консолі DE RS -485
У напівдуплексній системі зв'язку, побудованій шиною RS -485, лише один вузол може бути в стані передачі та надсилати дані в шину в будь-який момент у всій мережі, а всі інші вузли повинні бути у стані прийому . Якщо є 2 вузли або більше 2 вузлів, щоб одночасно надсилати дані в шину, призведе до всіх відмови передачі даних відправника. Тому в дизайні обладнання кожного вузла системи спочатку слід прагнути уникнути конфлікту даних про автобус, спричиненого аномальними умовами, які змушують цей вузол надсилати дані в шину. Візьмемо як приклад серію мікроконтролерів MCS51, оскільки він знаходиться в скиданні системи, порти вводу/виводу виводяться високими, якщо порт вводу/виводу безпосередньо підключений до клеми ввімкнення драйвера rs -485}}} Інтерфейс чіп, він зробить де високим під час скидання процесора, так що цей вузол знаходиться у стані відправки. Якщо на даний час є інші вузли, що надсилають дані, передача даних буде перервана і провалюється, або навіть спричинить всю шину через збій вузла та блокування зв'язку, що, в свою чергу Система. Враховуючи стабільність та надійність зв'язку, в проектуванні кожного вузла повинен керувати штифтом передавача інтерфейсу шинного інтерфейсу RS485 De кінець "0"; Керування штифта для логіки "0", керуючий штифт для логіки "{{1 0}}", керуючий штифт для логіки "0", ПІН -контроль для логіки "0", керуючий штифт для логіки "0". "0" Коли керуючий штифт є логікою "1", сторона DE "1". На малюнку 1 штифт процесора P1.6 через привід фотококупольника DE -термінал, так що керуючий штифт високий або аномальний скидання, так що SN75LBC184 завжди знаходиться в стані прийому, тим самим ефективно уникаючи вузла з обладнання через аномальну ситуація, спричинена впливом усієї системи. Це закладає основу для надійного спілкування всієї системи.
Крім того, у ланцюзі є сторожовий макс. Це гарантує, що вся система не буде ексклюзивною шиною через збій вузла, що призводить до паралічу всієї системи.
2.3 Дизайн, щоб уникнути автобусних конфліктів
Коли вузол повинен користуватися автобусом, щоб реалізувати надійну комунікацію, спочатку прослухайте автобус, коли є дані, які потрібно надсилати. У апаратному інтерфейсі спочатку інвертуйте штифт, що отримує дані, rs {{0}} мікросхема інтерфейсу та підключіть його до штифта переривання int 0 процесора. На малюнку 1 INT0 підключений до виходу опто-купора. Коли шина передає дані, дані, що отримують дані, що отримують (термінал R) SN75LBC184 (термінал R) показує зміну високих та низьких рівнів, використання процесора, що утворюється за допомогою падаючого краю переривання (також може використовуватися для запиту шляху), Наразі ви можете дізнатися, чи є автобус "зайнятий", тобто, чи є вузол на автобусі. Якщо "простою", ви можете отримати доступ до автобуса, що краще вирішує проблему конфліктів автобусів. Виходячи з цього, ви також можете визначити пріоритет різних повідомлень, щоб повідомлення про високу пріоритет можуть бути надіслані спочатку, тим самим подальше вдосконалюючи систему в режимі реального часу. Після прийняття цього способу роботи більше не існує різниці між головними та рабськими вузлами в системі, і кожен вузол має рівний доступ до шини, тим самим ефективно уникаючи ситуації, коли навантаження на зв'язок окремих вузлів важкий. Швидкість використання шини та ефективність зв'язку системи можуть бути значно вдосконалені, так що реакція системи в режимі реального часу була вдосконалена, і навіть якщо окремі вузли в системі не вдасться, це не вплине на інші вузли нормальна комунікація та нормальна робота. Це робить "небезпеку" системи децентралізованою, як підвищити надійність та стабільність системи.
2.4 RS -485 Дизайн вихідної схеми
На малюнку 1, VD1 ~ VD4 для діода обмежувача сигналу, значення його регулятора напруги повинно забезпечити відповідність стандарту RS -485, VD1 та VD3, щоб взяти 12 В, VD2 та VD4, щоб зайняти 7 В, щоб забезпечити, щоб забезпечити, щоб забезпечити 7 В що амплітуда сигналу обмежена -7 ~ +12 v між здатністю подальшого поліпшення стійкості до перенапруга. Враховуючи особливі обставини лінії (наприклад, вузол мікросхеми rs -485-це розбиття короткого замикання), щоб запобігти шині від інших розширень зв'язку, впливає на вихідний сигнал SN75LBC184 підключається послідовно з двома резисторами 20 Ом R1 і R2, так що збої апаратних засобів машини не впливають на всю комунікацію. У польовій конструкції інженерії системи додатків, завдяки носіям зв'язку є закручена пара, її характерний опір близько 120 Ом, тому конструкція лінії в мережі RS485 на початку та кінця повинна бути підключена до кожного з кожної з 1 120 ω відповідний резистор (наприклад, малюнок 1 у R3), щоб зменшити відображення переданого сигналу на лінії.
2.5 Вибір системного живлення
Для комбінації мікроконтролера RS {{0}} Мережа вимірювань та управління, повинна бути надана пріоритетним для використання незалежної програми живлення для кожного вузла, в той же час, лінію електропередачі не можна поділитися з RS -485 Сигнальна лінія з багатоядерним кабелем. RS -485 Сигнальна лінія повинна бути обрана з області поперечного перерізу 0,75 мм22 або більше крученої пари проводів, а не плоскої прямої лінії, а вибір лінійного живлення TL750L05, ніж вибір комутаційного джерела живлення більше становить більше доцільно. TL750L05 повинен мати вихідну ємність, якщо немає вихідної ємності, вихідної напруги для форми хвилі пилочки, зростаючий край форми хвилі пилочки з зміною вхідної напруги, плюс вихідна ємність, ви можете придушити явище.
3 Програмне програмування
SN75LBC184 У режимі приймання A, B - вхід, R - вихід; У режимі передачі D - це вхід, A, B - вихід. Коли напрямок передачі змінюється один раз, якщо вхід не змінюється, то вихід є випадковим станом на даний момент, поки стан вводу не зміниться один раз, визначається стан виходу. Очевидно, після перенесення з режиму передачі в режим прийому, якщо R низька до зміни статусу A і B, а R все ще низька при першому біті запуску даних, процесор вважає, що наразі не існує біта запуску , і процесор не починає отримувати перші дані, поки не відбудеться перший падіння краю, що призведе до помилки прийому. Після перенесення з режиму прийому в режим передачі, перед зміною D, якщо напруга між A і B низька, а перший біт запуску даних надсилається, напруга між A і B все ще низька, і не відбувається запуску Біт на шпильках A і B, що також призведе до помилки передачі. Рішення для подолання цього наслідку полягає в тому, що хост постійно надсилає два слова синхронізації, слово синхронізації, щоб включити багато змін (наприклад, 55h, 0 aah) і надсилати два рази (вперше може отримати помилку та ігнорується), приймач отримує слово синхронізації, дані можуть передаватися, таким чином, забезпечуючи правильне спілкування.
Для того, щоб працювати надійніше, у перемиканні стану шини RS485 вимагає відповідної затримки перед надсиланням та отриманням даних. Конкретна практика - у стані передачі даних, першого клеми управління "1", затримка 0. 5 мс або близько того, а потім надсилайте дійсні дані, передача даних завершується, а потім затримує 0. 5 мс, клема управління "0". Така обробка змусить шину мати стабільний робочий процес під час перемикання стану.
Програма вузла зв'язку мікроконтролера в основному може бути розділена на шість основних розділів, які є попередньо визначеним розділом, розділом ініціалізації, основним розділом програми, розділом виявлення стану пристрою, розділом отримання кадру та розділом надсилання кадрів. Визначена частина в основному визначає сигнали рукостискання, що використовуються в зв'язку, буфер, який використовується для збереження інформації про пристрою та змінної для збереження номера пристрою цього вузла. Частина виявлення стану пристрою повинна мати можливість реагувати відповідно, коли після ініціалізації програми виникає збій обладнання. Головний розділ програми повинен мати можливість отримувати командні рамки та відповідати відповідно на зміст команди. Щоб скоротити довжину, тут наведено лише код головного розділу програми.
4 Висновок
Хоча є деякі недоліки автобуса RS -485, але через його дизайн ліній простий, недорогий, простий у контролі, якщо деталі добре обробляються, в деяких інженерних додатках все ще можуть відігравати хорошу роль. Коротше кажучи, ключ до вирішення надійності проекту до початку будівництва слід враховувати до того, як можна вжити заходів, щоб вирішити проблему принципово, а не чекати, поки пізня інженерія не виправилася.