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CN107193697A - 一种实现rs485无极性连接的方法 - Google Patents

一种实现rs485无极性连接的方法 Download PDF

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CN107193697A CN201710310249.6A CN201710310249A CN107193697A CN 107193697 A CN107193697 A CN 107193697A CN 201710310249 A CN201710310249 A CN 201710310249A CN 107193697 A CN107193697 A CN 107193697A
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石云珊
李磊
畅言
聂强
李娟�
李阳
张艳青
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Abstract

本发明涉及一种RS485串行通信的无极性连接方法，硬件方面只需在接收端增加一片相应的RS485芯片，以达到两个相同的RS‑485芯片同时接收，两芯片的差分接收端极性相反地连接至信号传输线上，硬件设计简单，成本低廉；在从机增加相应的软件，不但可以完成极性判断还可以进行极性自动切换，如果在数据正常通信中，存在主机重启、通信线重接等通信异常情况时，还可以通过看门狗使软件复位，重新判断极性，自动适应新的状态，无需人工干预，提高了系统的工作效率和可靠性。

Description

一种实现RS485无极性连接的方法
技术领域
本发明属于产品设计与检测用方法，涉及一种实现RS485无极性连接的方法。
背景技术
RS–485作为国际通用串口通信标准，以其结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等特点，在很多的测控系统中得到了广泛应用。RS-485利用两根数据线采用平衡式发送、差分式接收的方式实现通信，两根数据线在连接时是有极性区别的，如果接反，就会造成系统工作不正常。目前RS485的无极性连接解决方案主要有三种，一种是硬件判断人工修正法，这种方法采用的是在模块的发送端与地、接收端与地之间加LED指示灯，通过LED的指示辨别极性并通过人工拨码开关修改连线，这种解决方案存在以下缺点：不但需要技术人员参与调试纠正，施工不便，而且发送模块在调整时不能发送数据；第二种是软件判断自动修正法，这种方式是由主机发送一个测试信号，如果在设定时间内没有收到从机的应答，就说明线路连接错误，所谓自动修正就是主机改变连接线极性重发测试信号，而改变连接线极性是通过继电器、固态模拟开关或电子开关等方法改变一个双刀双掷开关的方向，这种解决方案存在以下缺点：需要增加继电器或开关等硬件电路，也增加了软件控制的复杂度；第三种是采用曼彻斯特编码法，即将信号进行差分曼彻斯特编码后可实现无极性连接，根据差分曼彻斯特编码原则可知，接线错误变成反相的波形信号后，仍可以解调出原始数据信号，这种解决方案存在以下缺点：需要在UART和RS485芯片之间加入编码电路和解码电路，同时需要同步的时钟信号。由以上叙述可知，三种方法虽都能实现RS485的无极性连接，但都存在一些不足。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种RS485串行通信的无极性连接方法，该方法采取在接收端增加一个相应的RS485芯片，在从机增加相应的极性判断及切换软件，从而实现RS485接线的无极性连接，同时如果在数据正常通信中，存在主机重启、通信线重接等通信异常情况时，软件也可以自动重新判断极性，适应新的状态，不需要人工干预，提高了系统的工作效率和可靠性。
技术方案
一种实现RS485无极性连接的方法，其特征在于发送端的RS-485芯片D1不变，在接收端使用两个相同的RS-485芯片D2和D3同时接收，两芯片的差分接收端极性相反地连接至信号传输线上，即将D2的A端和D3的B端相连，D2的B端和D3的A端相连；发送端的D1和控制系统组成了主机，接收端的D2和D3和控制系统组成了从机；步骤如下：
步骤1：主机主动发送同步字，当接收端的D2和D3的使能端/RE＝0，DE＝0时，接收使能有效，此时从机自数据线上接收串口数据，这里定义接收端两个485串口芯片D2和D3的串口分别为COM1和COM2；
步骤2：从机首先预设COM1口工作，COM2口闲置；读取COM1口数据，对收到的同步字进行判断，在固定时长内对同步字计数，如果计数值满足设定要求，判断硬件极性连接正常，即COM1口对应的485芯片处于正常工作状态，这时进行数据收取、处理即可；如果在一个检测周期内不能检测到足够多的同步字信息，则认为串口数据极性有误，主动切换极性到COM2口，同样在固定时长内对同步字计数，判别COM2口对应的485芯片是否处于正常工作状态；
步骤4：在COM1和COM2之间交替进行测试和判断，直到满足要求则转入正常工作状态。
步骤2中的固定时长设置为3s。
步骤2中的计数值的设定要求为55。
所述的控制系统为计算机或单片机。
有益效果
本发明提出的一种RS485串行通信的无极性连接方法，使用这种方式只需增加少许的软硬件就实现了无极性的连接，系统具有自动极性判断和串口切换的功能，不需要采用有标志的双绞线进行连接，不需要增加继电器等成本较高的硬件电路，也不需要技术人员参与调试纠正，极大地提高了系统工作的稳定性、可靠性和效率。
附图说明
图1RS–485常规连接方式
图2RS–485无极性连接方式
图3串行通信系统组成图
图4软件极性判断和切换流程图
具体实施方式
根据需要解决的问题，实现本方法需要硬件和软件来配合完成。硬件是在从机增加一个相应的RS485芯片，完成和主机串口的连接；软件完成RS485接口连接的极性判别及自动修正。
RS–485标准的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常情况下，发送端和接收端通过平衡双绞线将A–A，B–B对应相连，如图1所示。当在接收端A–B之间有大于+200mV的电平(即VA-VB≥200Mv)时，输出为正逻辑电平“0”；小于-200mV时(即VA-VB≤-200Mv)，输出为负逻辑电平“1”，当200Mv≥VA-VB≥-200Mv时，输出为不定状态。
解决无极性连接，发送端不变，在接收端使用两个相同的RS-485芯片同时接收，两芯片的差分接收端极性相反地连接至信号传输线上，即将一个芯片的A端和另一个芯片的B端相连，B端和另一个的A端相连，如图2所示。
软件方面本发明分主从机网络结构，主机以固定的频率主动发送同步字，从机自数据线上接收数据，如果在一个检测周期内不能检测到足够多的同步字信息，则认为串口数据极性有误，主动切换极性，继续侦听。
如果在数据正常通信中，存在主机重启、通信线重接等通信异常情况时，从机均可以通过看门狗使软件复位，重新判断极性，自动适应新的状态。
作为一种常用的通讯接口芯片，许多半导体公司都在生产，而且引脚完全兼容，同时兼容工业标准规范。所以，这里不局限于哪个厂家的产品，统一叫做RS485芯片，做通用性描述。另外，因为RS485为双向传输，发送端同时也是接收端，而我们这种串行通信的无极性连接方法只是在从机采取措施，所以这里只做单一性描述。双向传输同理。
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
图3为串行通信系统组成图。参照图3，接收端将两片485的差分输入交叉连接在一起，即将D2的A端和D3的B端相连，D2的B端和D3的A端相连，RS485的输入端DI和控制端/RE，控制端DE，以及系统输出RO与控制系统相连。控制系统可以是单片机、计算机等可以对控制端/RE，DE进行收发控制，可以发送数据和接收数据的系统。电阻R1、R2是为了防止远距离传输时传输线中的反射和干扰，一般加在信号线AB间的匹配电阻。
软件方面，主机(包括控制系统和发送端的RS485)主动发送同步字，当接收器(接收端的2片RS485)使能端/RE＝0，DE＝0时，接收使能有效，此时从机(包括控制系统和接收端的RS485)自数据线上接收串口数据，这里定义接收端两个485串口芯片(图3)D2和D3的串口分别为COM1和COM2。从机首先预设COM1口工作，COM2口闲置。读取COM1口数据，对收到的同步字进行判断，在固定时长内(比如3s)对同步字计数，如果计数值满足设定要求(比如55)可以判断硬件极性连接正常，即COM1口对应的485芯片处于正常工作状态，这时进行数据收取、处理即可；如果在一个检测周期内不能检测到足够多的同步字信息，则认为串口数据极性有误，主动切换极性到COM2口，同样在固定时长内(比如3s)对同步字计数，判别COM2口对应的485芯片是否处于正常工作状态。在COM1和COM2之间交替进行测试和判断，直到满足要求则转入正常工作状态。
软件极性判断流程如图4所示。

Claims (4)

1.一种实现RS485无极性连接的方法，其特征在于发送端的RS-485芯片D1不变，在接收端使用两个相同的RS-485芯片D2和D3同时接收，两芯片的差分接收端极性相反地连接至信号传输线上，即将D2的A端和D3的B端相连，D2的B端和D3的A端相连；发送端的D1和控制系统组成了主机，接收端的D2和D3和控制系统组成了从机；步骤如下：
步骤1：主机主动发送同步字，当接收端的D2和D3的使能端/RE＝0，DE＝0时，接收使能有效，此时从机自数据线上接收串口数据，这里定义接收端两个485串口芯片D2和D3的串口分别为COM1和COM2；
步骤2：从机首先预设COM1口工作，COM2口闲置；读取COM1口数据，对收到的同步字进行判断，在固定时长内对同步字计数，如果计数值满足设定要求，判断硬件极性连接正常，即COM1口对应的485芯片处于正常工作状态，这时进行数据收取、处理即可；如果在一个检测周期内不能检测到足够多的同步字信息，则认为串口数据极性有误，主动切换极性到COM2口，同样在固定时长内对同步字计数，判别COM2口对应的485芯片是否处于正常工作状态；
步骤4：在COM1和COM2之间交替进行测试和判断，直到满足要求则转入正常工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种实现RS485无极性连接的方法，其特征在于步骤2中的固定时长设置为3s。
3.根据权利要求1所述的一种实现RS485无极性连接的方法，其特征在于步骤2中的计数值的设定要求为55。
4.根据权利要求1所述的一种实现RS485无极性连接的方法，其特征在于所述的控制系统为计算机或单片机。
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