一种基于RS485总线的远程数据通信系统

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RS485总线通信系统的设计及实现毕业论文

RS485总线通信系统的设计及实现毕业论文

RS485总线通信系统的设计及实现毕业论⽂本科学⽣毕业论⽂论⽂题⽬:RS485总线通信系统的设计与实现学院:年级:专业:姓名:学号:指导教师:摘要⽆论是⼯业控制还是信号测试领域,实现不同通讯协议的数据融合都有着迫切需要。

但是⽬前市场中存在的协议转换器只能满⾜两种协议之间的转换,如RS485转RS232,USB转RS485等,但是经常存在着多种数据总线并存的情况,因此研制多种总线协议转换的设备有着⽐较⼤的实际意义。

除此之外,⽬前接⼝标准的RS485总线通信协议不统⼀,需设计⼀个⾼效稳定的通信协议。

基于以上原因,本论⽂提出⼀种基于⾼速RS485的多总线通信系统。

整个系统包含多个RS485节点,各个节点包含的通讯接⼝包括RS232,RS485和USB,从⽽实现这三类总线的通讯协议的转换。

设计并实现了⼀种适⽤于微机和单⽚机之间串⾏通信的通信协议,采⽤RS485简便,通信可靠性⾼总线标准,可⽤于⼯业测控和控制现场。

实验结果表明,该通信协议是切实可⾏的,达到了预期的设计要求。

关键词RS485总线;主从式;多机通信;通信协议AbstractWhether in the field of industrial control or signal test, the achievement of data fusion which is based on different communication protocol is urgent needed. However, in the current market, protocol converter can only achieve conversion between two protocols, such as RS485 to RS232, USB to RS485 and so on. Cases of coexistence data bus, it has great practical significance to develop an equipment for protocol conversion among different buses.Based on the reasons above, a high-speed RS485-based multi-bus communication system is presented in this paper. The entire system which is used to realize the three categories of bus communication protocol conversion consists of someRS485 nodes, each node contains the communication interfaces including RS232, RS485 and USB. In the practical application, the number of nodes can be changed as required to formsystem, for achievement of data fusion between a variety of bus communication protocol.Key wordsRS485 bus; Serial Bus; Protocol Conversion; Communication protocol⽬录摘要............................................................................................................................. I Abstract .....................................................................................................................II 第⼀章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 RS485总线通信系统研究现状 (2)第⼆章RS485介绍 (4)2.1 RS485标准 (4)2.2 MAX485芯⽚介绍 (4)2.3 RS485总线组⽹⽅式 (5)2.4 RS485⽅式构成的多机通信原理 (5)第三章系统协议及硬件设计 (7)3.1 RS485通信协议设计 (7)3.1.1 物理层设计 (7)3.1.2 数据链路层设计 (8)3.1.3 应⽤层设计 (8)3.1.4 通信协议 (8)3.2 系统硬件设计 (10)3.2.1 PC与RS485总线的接⼝ (10)3.2.2 RS485⽅式构成的多机通信 (10)3.2.3 单⽚机与PC机串⾏通信系统构成 (11)第四章系统的软件实现 (12)4.1 上下位机的关系 (13)4.2 下位机通信软件的设计 (14)4.3 上位机通信软件的设计 (16)4.3.1 通信协议设计 (16)4.3.2 多机传输 (17)4.3.3 差错控制 (18)4.4 程序设计 (19)第五章系统问题解决措施 (20)5.1 总线隔离 (20)5.2 失效保护 (20)5.3 电磁⼲扰问题 (20)结论 (22)参考⽂献 (23)致 (24)第⼀章绪论所谓通信,不仅仅要实现数据的传输,更应该体现准确性,也称可靠性传输,最好具有⼀定的纠错和检错能⼒。

RS485串口通信原理

RS485串口通信原理

RS485串⼝通信原理摘要:本⽂介绍了在嵌⼊式实时操作系统Vxworks下串⾏设备的驱动架构及实现,提出了⼀种基于RS-485总线的新型串⼝通信协议,重点讨论了基于这种协议的应⽤程序的设计⽅法,发送时主要采⽤了总线仲裁机制,接收时主要采⽤了字符合法性校验、长度校验、内容的CRC校验,提⾼了系统的通信效率和稳定性。

关键词:VxWorks;RS-485;通信协议;总线仲裁;CRC校验1 引⾔随着信息技术和互联⽹的飞速发展,以及计算机、通讯、数码产品等领域的⾼速增长,数字化时代已经来临。

嵌⼊式设备是数字化时代的主流产品,嵌⼊式软件是数字化产品的核⼼,作为嵌⼊式软件的基础和关键,嵌⼊式操作系统在产业发展过程中扮演着越来越重要的⾓⾊,应⽤遍及⼯业⾃动化、⽹络通信、航空航天、医疗仪器等领域。

2 RS-485总线RS-485总线接⼝是⼀种常⽤的串⼝,具有⽹络连接⽅便、抗⼲扰性能好、传输距离远等优点。

RS-485收发器采⽤平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模⼲扰的能⼒,加上收发器具有⾼的灵敏度,能检测到低达200mv的电压,可靠通信的传输距离可达数千⽶。

使⽤RS-485总线组⽹,只需⼀对双绞线就可实现多系统联⽹构成分布式系统、设备简单、价格低廉、通信距离长。

3 VxWorks中串⼝驱动的实现VxWorks 操作系统是美国Wind River公司设计开发的嵌⼊式实时操作系统(RTOS),是嵌⼊式开发环境的关键组成部分。

Vxworks 操作系统的I/O 系统可以提供简单、统⼀、与任何设备⽆关的接⼝。

这些设备包括:⾯向字符设备、随机块存储设备、虚拟设备、控制和监视设备以及⽹络设备。

Vxworks 的I/O 系统包括基本I/O 系统和缓冲I/O 系统,具有⽐其他I/O 系统更快速,兼容性更好的特性。

这对于实时系统是很重要的。

3.1 串⼝驱动架构基于vxWorks的串⼝设备驱动程序架构,对vxWorks的虚拟设备ttyDrv进⾏封装,向上将TTY设备安装到标准的I/O系统中,上层应⽤通过标准的I/O 接⼝完成对硬件设备的操作,向下提供对实际硬件设备的底层设备驱动程序。

RS485组网通讯

RS485组网通讯

RS485组网通讯RS485简介智能仪表是随着80 年代初单片机技术的成熟而发展起来的,现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。

究其原因就是企业信息化的需要,企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。

最初是数据模拟信号输出简单过程量,后来仪表接口是RS232接口,这种接口可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现联网功能。

随后出现的RS485解决了这个问题。

下面我们就简单介绍一下RS485。

RS485接口RS485 采用差分信号负逻辑,+2V~+6V表示“0”,- 6V~- 2V表示“1”。

RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。

很多情况下,连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合是能正常工作的,但却埋下了很大的隐患,这有二个原因:(1)共模干扰问题:RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围, RS-485收发器共模电压范围为-7~+12V,只有满足上述条件,整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口。

(2)EMI问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于PC机默认的只带有RS232接口,有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路:(1)通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号,对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。

基于RS-485总线远程多点分布式温度监控系统的设计

基于RS-485总线远程多点分布式温度监控系统的设计
采用 10 6 2液 晶 , 于显 示 下 位 机 当 前 的温 度 值 。 用
图 1 原 理 图
视 化 程 序 设计 语 言 , 简单 易行 , 吸 收 了 面 向 对 象 程 序 设 计 的 既 又 新 思 维 , 其 功 能 更 加 加 强 , 发 周 期短 。 使 开 Vs a B sc . 制 实 时 动 态 血线 , i l a i60绘 u 方法 有 以下 几 种 : 1使 用 Pcue o ) i rB x控 件 , 合 Ln t 结 ie方 法绘 制 。将 串 口或 是 其他 仪 器 中监 测 到 的 数 据 送 往 Pcue o ,而 曲线 的绘 制 一 般 i rB x t
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冷 雪锋
( 常州轻工职业技术学院, 江苏 常州 2 3 6 ) 1 14
摘 要
设 计 了一 种 基 于 R 一 8 S 4 5总线 远程 多点 分布 式 温度 监控 系统 , 系统通 过 在 环 境现 场 放 置 多 个 D 1 B 0数 字 温度 传 感 该 S8 2

基于RS485通信的远程数据采集与控制系统设计

基于RS485通信的远程数据采集与控制系统设计

基于RS485通信的远程数据采集与控制系统设计摘要:近年来,随着科学技术的进步和发展,数据采集和控制技术正在向全新的阶段发展,信息的采集与传输更加智能化、数字化和远距离化;在一些环境条件恶劣、异常危险的工业生产现场,如深井、对人体危害极大的强辐射空间,远程数据采集与控制系统能很好地取代人到现场进行数据采集的工作。

关键词:RS485通信;远程数据采集;控制系统设计;设计的基于RS485通信的远程数据采集与控制系统克服了传统Rs232通信距离短、传输速率低的缺陷,系统终端设备可以完成温度、湿度、压力等模拟信号的采集。

主从式的控制结构很好地解决了系统扩展问题,数据采集量大,实时性强。

1 通信原理在PC与多个单片机应用系统构成的多机系统中,一般采用主从式通信,主机处于主导和支配地位,下位机一般以中断方式来接收和发送。

在这种通信机制下,各下位机没有主动通信权,这样就限制了下位机主动从主控机下传其需要的数据或主动上传相关数据给主控机。

在本实际应用系统中,主控机主动读取或发送数据给下位机时,一般数据量较大,而下位机主动上传或下传数据时,往往数据量较小(约几十至几百个字节/次)。

根据系统的实际需要,在下位机中采用中断和查询两种方式与主控机通信:当主控机需要发送或读取下位机数据时,下位机以中断方式来接收和发送;而当某下位机根据工作状态需要上传数据或从主控机下传相关数据时,进入查询方式通信模块,将通信请求标志置位,等待主控机响应其请求。

主控机没有主动通信任务时,定时巡检各下位机,查看是否有通信请求。

若有则响应其请求完成数据传输。

为了保证通畅有序的双向数据通信,避免通信混乱,在主控机主动与某一下位机通信时,暂停定时巡检,不响应下位机的通信请求,待通信任务结束后再恢复定时巡检。

2 基于RS485通信的远程数据采集与控制系统设计2.1 下位机通信软件。

下位机通信软件采用单片机C语言来编写,以功能强大、产生代码效率高的Keil C51编译器来编译、调试工具。

RS485通讯原理

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。

基于RS-485总线实现井下多机串口通讯

基于RS-485总线实现井下多机串口通讯

的井下通讯部分中, 以数传短节中的单片机作为通讯
主机 , 下 挂 接 的 仪器 中 的单 片机 为从 机 , 用 R 井 利 S一 45总线 相互 连 接实现 串 口通 讯 。P M90 测 井 平 台 8 C 81 井下 通 讯 原 理 框 图 , 图 1 示 。单 片 机 采 用 R 如 所 S一 45进行 串行 通 信 时 , 需 要 将 1 L电 平 的 串行 接 口 8 只 _ r 通过 芯 片 转 换 为 R 45串行 接 口 , 种 转 换 比较 简 S8 这 单 。本 系统采 用 的转换 芯 片为 MA 4 5芯片 。 X8
提 出使 用光 电隔离技术 可以提 高通讯 可靠性 。
关 键 词: S 8 R 一4 5总线 ;串 口通 讯 ; C 8 1 传 平 台 ; 电 隔 离 P M9 0 数 光 中 图 法分 类 号 : E 4 T 24 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 : 0 49 3 ( 0 )20 8 —3 10 —14 2 1 0 —0 30 1




21 0 1年

第 2 5卷
第 2期
P TRO EU I S UME S E L M N TR NT
计算 机 与通 讯技 术 ・
基于 R 一 8 S 45总线实现井下 多机串 口通讯
王 鑫 苏 楠 李 佐 孙善超 史金安 张 羽
黑龙江 大庆 )
( . 庆钻 探工程公 司测井公 司一分公 司 黑龙 江 大庆 ) ( . 1大 2 大庆钻探工程公司测井公司研究一所

在 由单 片机 构成 的多 机 串行 通 信 系统 中 , 般 采 一 用 主从式 结 构 , 既从 机不 主动发 送命令 或数 据 , 一切 都

RS485通信原理

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。

rs485通讯

rs485通讯

RS485通讯1. 引言RS485是一种串行通信协议,用于在多个设备之间进行双向数据传输。

它是一种高性能的通讯协议,常用于工业自动化、仪器仪表、门禁系统等领域。

本文将介绍RS485通讯的基本原理、使用方法以及常见的应用场景。

2. 基本原理RS485通讯使用差分信号传输,可以抵抗电磁干扰和噪声。

它采用两条相对独立的传输线(A线和B线),通过不同的电平表示逻辑1或逻辑0。

其中,逻辑1对应线A为高电平,线B为低电平;逻辑0对应线A为低电平,线B为高电平。

通过这种方式,数据可以在多个设备之间进行可靠的传输。

3. 硬件连接在使用RS485通讯时,需要将所有设备连接到一个共享的总线上。

每个设备都需要两条连接线(A线和B线)以及一个共享的地线。

通常,可以使用终端电阻来匹配总线阻抗并提高信号质量。

4. 传输方式RS485通讯可以采用两种传输方式:全双工和半双工。

4.1 全双工通讯在全双工通讯中,设备可以同时发送和接收数据。

发送数据的设备需要将数据发送到总线上,并通过差分信号传输给其他设备。

同时,接收数据的设备可以监听总线上的数据并将其解析。

4.2 半双工通讯在半双工通讯中,设备的发送和接收操作是交替进行的。

设备在发送数据时,需要先将总线设置为发送模式,并将数据发送到总线上。

其他设备在接收数据时,将总线设置为接收模式,并监听数据。

5. 通讯协议RS485通讯可以使用多种协议进行数据交换,常见的有MODBUS、DMX512等。

这些协议定义了数据的传输格式、通讯方式和功能码等。

5.1 MODBUS协议MODBUS是一种常用的通讯协议,适用于工业自动化领域。

它定义了数据的传输格式,并提供了读写寄存器等功能。

MODBUS协议支持点对点和多点通讯。

5.2 DMX512协议DMX512是一种用于舞台灯光控制的通讯协议。

它定义了数据的传输格式和通讯方式。

DMX512通讯一般采用全双工方式进行。

6. 应用场景RS485通讯在许多领域都有广泛的应用。

rs485通信原理通俗讲解

rs485通信原理通俗讲解

rs485通信原理通俗讲解(原创版)目录1.RS485 通信概述2.RS485 通信原理3.RS485 通信优点4.RS485 通信缺点5.RS485 通信应用场景正文一、RS485 通信概述RS485 通信,即双绞线串行通信,是一种在工业自动化领域广泛应用的通信方式。

RS485 通信以差分信号传输为基础,具有较强的抗干扰能力,适用于环境复杂的工业现场。

二、RS485 通信原理1.差分信号传输:RS485 通信采用两根通信线,通常用 A 和 B 表示。

两根信号线之间的电压差即为差分信号,这种信号传输方式能有效抑制共模干扰。

2.信号电平:RS485 通信的信号电平范围为 -7V 至 +12V,具有较高的信号电平容忍度,适合于工业现场的噪声环境。

3.波特率和校验码:RS485 通信的波特率和校验码需要根据实际应用场景进行设置。

常用的波特率有 9600、19200、38400、57600 和 115200 等,校验码则可以使用奇偶校验、CRC 校验等。

三、RS485 通信优点1.抗干扰能力强:采用差分信号传输,具有较强的抗共模干扰能力。

2.传输距离远:RS485 通信的最大传输距离可达 1200 米,适用于长距离通信。

3.多主控制器:RS485 通信允许多个主控制器设备存在于同一总线上,便于实现分布式控制系统。

4.通信速率适中:RS485 通信的传输速率在几十 kb/s 至几百 kb/s 之间,可满足大多数工业自动化应用的需求。

四、RS485 通信缺点1.通信效率较低:RS485 通信采用串行通信方式,通信效率较低,数据冗余量较大,不适用于高速通信场景。

2.总线竞争问题:RS485 总线不能自动仲裁,即不能同时发送数据以避免总线竞争,导致系统通信效率降低。

3.单一主机故障风险:RS485 总线上通常只有一台主机,一旦主机出现故障,会使整个系统的通信陷入瘫痪状态。

五、RS485 通信应用场景1.工业自动化控制系统:如生产线监控、设备状态监控等。

基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统

基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统

㊀2021年㊀第2期仪表技术与传感器Instrument㊀Technique㊀and㊀Sensor2021㊀No.2㊀基金项目:国家自然科学基金杰出青年基金资助项目(61525107)收稿日期:2020-03-24基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统陈㊀航1,严㊀帅2,刘㊀胜1,张会新1(1.中北大学,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原㊀030051;2.北京宇航系统工程研究所,北京㊀100076)㊀㊀摘要:针对分布式测试系统中物理量种类多㊁相互之间易干扰,数据需要远距离传输的要求,设计了一种基于RS485总线的分布式数据采集系统㊂该系统主要包含上位机㊁主控站点和被控站点,通过定制USB和RS485总线通信协议,实现了总线上40个站点的轮询测量或单站点单通道测量㊂实验结果表明,该系统实现了数据的可靠传输,有效解决了大面积环境下进行分布式高精度数据采集的问题,具有较好的实用价值㊂关键词:分布式;RS485总线;高精度;智能化;ADS1258;数据采集中图分类号:TP302㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1002-1841(2021)02-0071-04DistributedHigh⁃precisionDataAcquisitionSystemBasedonRS485BusCHENHang1,YANShuai2,LIUSheng1,ZHANGHui⁃xin1(1.NorthUniversityofChinaTheMinistryofEducationKeyLaboratoryofInstrumentScienceandDynamicMeasurement,Taiyuan030051,China;2.BeijingAerospaceSystemsEngineeringInstitute,Beijing100076,China)Abstract:AdistributeddataacquisitionsystembasedonRS485buswasdesignedforthesituationthattherearemanykindsofphysicalquantitieswhichareeasytointerferewitheachother,andthedataneedstobetransmittedoverlongdistances.Thissystemmainlyincludedthehostcomputer,themasterstationandthecontrolledstation.BycustomizingtheUSBandRS485buscommunicationprotocols,itimplementedpollingmeasurementof40stationsonthebusorsingle⁃channelmeasurement.Theexper⁃imentalresultsshowthatthesystemachievesreliabledatatransmissionandeffectivelysolvestheproblemofdistributedandhigh⁃precisiondatacollectioninlarge⁃scaleenvironment,whichhashighpracticalvalue.Keywords:distributed;RS485bus;highaccuracy;intelligent;ADS1258;dataacquisition0㊀引言在一些分布式测试系统中,不可避免地要对被测环境不同位置地点多种物理量(湿度㊁温度㊁压力等)进行精确采集和测量[1-2]㊂传统的测试系统大多采用点对点连线的电缆对传感器的模拟量信号进行传输,这种方式一方面容易受到周围电磁环境的影响,降低采集精度;另一方面增加了测试系统中电缆的消耗量和成本,还在一定程度上影响采集系统的健壮性㊂为了提高测试系统的智能化程度和精确度,设计了一个基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统,将各地点的传感器信号通过采样转换为数字信号,通过RS485总线传至系统主控站点[3-5]㊂和现有的测试系统相比,增加了数据采集通道个数和采集精度,最多可实现640个测点数据的轮询采集,提高了数据传输的智能化水平㊂1㊀系统总体设计分布式数据采集系统主要包含上位机㊁RS485总线主控站点和40个RS485总线被控站点等部分,原理框图如图1所示㊂主控站点与上位机通过USB接口交换数据,在上位机下传的数据被解析后,FPGA将其通过主站RS485模块发出并与配对成功的被控站点通信㊂根据不同的命令,可以实现不同速率下的固定通道和自动扫描通道数据采集功能㊂主控站点在接收到数据后进行打包,通过USB接口传至上位机,实现了一主控站点多被控站点的高速RS485通信㊂每个被控站点包含RS485总线模块㊁FPGA控制模块㊁A/D采集模块等,属于独立的数据采集子系统,原理设计图如图2所示㊂与主控站点下传的站点号匹配正确后,FPGA首先对ADS1258相关寄存器进行配置,开始A/D采集,完成后将数据传至主控单元㊂㊀㊀㊀㊀㊀72㊀InstrumentTechniqueandSensorFeb.2021㊀图1㊀系统整体原理框图图2㊀被控站点设计示意图2㊀系统硬件设计2.1㊀FPGA控制模块系统选用Spartan-6系列FPGA作为主控芯片㊂在主控站点的硬件电路设计中,选择XC6SLX150芯片对RS485总线通信芯片ISO1176T和USB接口芯片FT2232进行控制,其电路连接示意如图3所示㊂被控站点的A/D采集芯片ADS1258及RS485通信芯片通过SPI接口与FPGA连接,电路设计如图4所示㊂图3㊀主控站点FPGA电路设计图图4㊀被控站点FPGA电路设计图2.2㊀RS485总线模块分布式数据采集系统具有分布范围大㊁电磁环境复杂㊁传输节点要求多等特点㊂为满足设计要求,选用RS485总线通过差分线的压差传输数据,可以极大地减少传输过程中的共模干扰,提高数据传输系统的健壮性[6]㊂总线接口芯片ISO1176T内部集成了变压器驱动器,在不要外部光耦的情况下实现隔离式供电,该芯片最大可支持256个从节点,最大数据传输速率达到40Mbps,详细的电路连接图如图5所示㊂图5㊀RS485总线模块电路连接图2.3㊀A/D转换模块被控站点采用ADS1258对来自传感器的模拟量信号进行模数转换㊂ADS1258具有24位采样分辨率,固定通道的采样速率能达到125KSPS,16个通道同时采集最高速率可达23.7KSPS,同时还集成了片上温度传感器,可以通过读取寄存器来读取芯片工作温度,它的工作温度为-40 105ħ,此外还有低温漂㊁低噪声等特点,非常符合系统的设计要求[7-8]㊂FPGA和ADS1258通过SPI接口相连,CLKIO为外部时钟输入引脚,来自FPGA的16MHz时钟通过50Ω电阻后与其相连,同时要将时钟选择引脚CLKSEL置高,芯片模拟供电电压为AVDD=5V,AVSS=AGND,参考电压为VREF=VREFP-VREFN=5V,数字供电电压为DVDD=3.3V,DVSS=DGND㊂ADS1258的硬件电路如图6所示㊂㊀㊀㊀㊀㊀第2期陈航等:基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统73㊀㊀图6㊀ADS1258接口电路设计图2.4㊀USB接口设计FT2232H为支持高速USB2.0通信的接口芯片,支持最高480Mbps的通信速度㊂它有A㊁B2个数据传输通道,根据设计需要可以配置成多种速度模式,具体的接口如图3所示㊂芯片的工作模式为FT245异步FIFO接口模式,93LC56B为EEPROM,用于保存FT2232H配置完后的相关信息[9]㊂3㊀系统软件设计3.1㊀主控站点软件设计主控站点通过USB接口实现和上位机的数据交换,根据不同指令实现数据打包传输和被控站点寄存器配置功能[10]㊂FT2232H的数据收发时序通过FPGA控制,具体的读写时序如图7所示㊂RXF#信号为芯片输出信号,当缓存Buffer内部有读数空间时输出为低,这时可以拉低RD#信号进行一次8位FIFO数据的读取,然后RXF#信号被拉高,这期间不能进行读数操作,等RXF#再次拉低时进行下一次读数操作,写数据过程和读数据过程类似㊂图7㊀FT2232H读写时序图上位机和主控站点的通信协议如表1所示㊂在系统上电完成复位后,若接收到命令的第一个字节为25h,再继续判断下一个字节,若命令是55h(查询指令),则根据表1所示的通信协议进行RS485总线通信,主控站点从1到40依次查询被控站点,并将收到被控站点的数据上传至上位机进行显示㊁存储;若命令是ACh(寄存器配置指令),则对上位机的命令拆分处理,把后4个字节的数据根据总线通信协议进行打包,然后转发至对应的被控站点㊂表1㊀上位机通信协议命令有效标志8bit命令字8bit数据位32bit寄存器配置命令25hACh被控站点地址8bit站点配置数据24bit查询命令25h55h无效位停止命令25h90h无效位㊀㊀总线数据传输采取CRC-4进行差错控制,通信协议如表2所示㊂主控站点将校验无误的数据传送给上位机显示存储,校验不通过则再一次查询该站点,如果连续3次数据校验不通过,则将站点序号告诉上位机,然后进行下一个站点查询,避免了因某个站点工作异常而使整个系统无法工作,提高了数据采集系统的可靠性性和抗干扰能力[11]㊂表2㊀RS485总线通信协议起始位1bit有效数据位32bitCRC码4bit停止位3bit0被控站点地址8bit站点数据㊀24bitCRC-41113.2㊀被控站点软件设计被控站点作为独立的数据采集系统,主要完成16路模拟量信号采集和RS485总线通信工作㊂根据系统设计要求,ADS1258默认工作模式为以23.7KSPS㊀㊀㊀㊀㊀74㊀InstrumentTechniqueandSensorFeb.2021㊀采样速率自动扫描16个模拟量输入通道,寄存器通过SPI接口进行配置,DIN管脚为数据输入引脚,CONFIG1寄存器主要涉及采样速率的设置,命令字和寄存器地址为61h,相应的配置数据为03h;MUXSG0和MUXSG1寄存器主要进行采样通道选择,命令字和寄存器地址分别为64h和65h,相应的配置数据都为FFh㊂根据SCLK管脚的时序写入配置寄存器的数据,如图8所示,在片选信号CS拉低时,有效命令和数据在SCLK上升沿从最高位开始顺序进入DIN管脚㊂图8㊀ADS1258寄存器配置时序图系统运行后,被控单元首先按照默认值对ADS1258的寄存器进行配置,配置完成后对相关寄存器的值进行读取,验证是否配置正确,随后开始监测RS485总线上的数据,当与总线上的站点序号验证成功后,进行数据采集和发送数据,工作软件设计流程如图9所示㊂上位机可以对各被控站点的寄存器进行重新配置,以满足特殊测试要求㊂图9㊀被控站点软件设计流程图ADS1258开始进行数据采集时,首先将START管脚进行拉高,程序开始检测DRDY管脚的电平状态,当为低电平时,表示一个通道模拟量完成转换,读取有效数据共计32位,高8位包含状态信息和通道信息,低24位代表转换的有效数据㊂ADS1258可以在小于700μs的时间内处理完16路通道的数据采集㊂4㊀测试结果分布式数据采集系统的RS485总线上间隔1m设置一个被控站点,总线长度共计40m㊂系统测试时,在第一个被控站点15通道输入2V电压,其余的被控站点和通道不输入电压,使用上位机发送查询命令后回传的数据见图10㊂图10㊀测试数据根据上位机的数据显示,主控站点按顺序查询了被控站点的16路采集通道,EB90EB90是子站点数据发送结束标志,很好地完成了主控站点控制下的数据采集功能㊂数据 ADD00001962F77E9 中 ADD0000196 表示第一个被控站点15通道的数据采集结果, 2F77E9 转变成电压为1.9778V,高精度万用表显示实际电压为1.9789V,所以系统的采集精度为0.6%,表明数据采集系统的精度很高㊂5㊀结束语分布式数据采集系统的设计采用24位的模数转换芯片ADS1258,提高了模拟量数据采集精度,选用RS485总线进行数据的传输,增加了系统挂载的站点数量,总线驱动器芯片ISO1176T的使用实现了电源隔离,减少了周围环境的干扰㊂测试表明,系统数据传输可靠,精度很高,同时还可以根据(下转第79页)㊀㊀㊀㊀㊀第2期李鹏飞等:基于NVIDIATX2模块的双目视觉信号采集系统设计79㊀㊀效果图,在界面上定义一个全黑灰度图,将接收到的坐标点以白色画出,实时采集发送帧率为140fps,采集处理图像无丢帧失帧现象,发送数据包无丢包现象,稳定性好,满足了设计要求㊂6 结论针对胶体三维信息检测面临的缺失高帧率㊁采集实时性的问题,设计了一套双目视觉信号采集系统,该采集系统具有4路线结构光采集系统,实现了双目实时信号采集㊂其中以嵌入式NVIDIATX2为核心详细介绍了图像采集㊁处理以及中心线坐标发送的全过程,结合了小型化硬件以及简便的上位机界面,集成了一套小体积㊁高效率㊁方便操作和移动的采集系统㊂实验测试表明系统稳定性好,精度高,满足了设计要求,为汽车关键部件胶体三维测量做好了充分准备,具有较好的实用价值㊂参考文献:[1]㊀任勇峰,王国忠.基于CMOS传感器的高性能图像采集系统设计[J].仪表技术与传感器,2019(1):64-67.[2]㊀岳昊,武栓虎.基于机器视觉的医用瓶盖质检系统设计[J].仪表技术与传感器,2019(10):83-87.[3]㊀杨长辉,黄琳.基于机器视觉的滚动接触疲劳失效在线检测[J].仪表技术与传感器,2019(4):65-69.[4]㊀相江.线结构光传感器系统建模与误差分析[D].合肥:合肥工业大学,2019.[5]㊀章金敏.基于激光三角法的物体三维轮廓测量系统[D].武汉:武汉理工大学,2015.[6]㊀戴力.汽车涂胶工艺应用研究[J].汽车零部件,2017,23(8):71-74.[7]㊀朱立忠,陈美洋.一种基于机器学习的汽车涂胶缺陷检测研究[J].沈阳理工大学学报,2018,23(4):18-22.车工艺师,2019,25(7):61-64.[9]㊀吴勇,雷旭智.科惠力测量技术在缸体表面刀痕问题中的应用[J].装备制造技术,2017,16(8):121-123.[10]㊀唐广辉,穆建华,夏志豪.基于科惠力测量技术的发动机故障诊断应用[J].汽车科技,2015,23(1):52-56.[11]㊀OLENSKYJAG,DONISIR,BORNHORSTGM.Nonde⁃structivecharacterizationofstructuralchangesduringinvitrogastricdigestionofapplesusing3Dtime⁃seriesmicro⁃computedtomography[J].JournalofFoodEngineering,2020,267:1-11.[12]㊀金贝.基于HALCON的机器视觉教学实验系统设计[D].北京:北京交通大学,2012.[13]㊀方玉红.基于机器视觉的轨道缺陷图像检测系统设计[D].南昌:南昌大学,2013.[14]㊀MICHAELLB,NELEV,PANFILOVAV,etal.R⁃From⁃TasacommonmechanismofarrhythmiainitiationinlongQTsyndromes[J].Circulation.ArrhythmiaandElectrophysiology,2019,12(12):1-15.[15]㊀李杰强.基于线阵CCD的微位移传感器设计与研究[D].广州:华南理工大学,2012.[16]㊀刘文倩,沈三民,刘利生,等.基于以太网与FPGA的多通道信号源的系统设计[J].仪表技术与传感器,2019(1):30-33.[17]㊀何能正,董建云,何岸.以太网数据包分段传输技术[J].光通信技术,2013,37(9):24-27.作者简介:李鹏飞(1994 ),硕士研究生,主要研究方向为嵌入式机器视觉㊂E⁃mail:lipengfeihuft@163.com通信作者:卢荣胜(1963 ),教授,博士生导师,主要从事机器视觉和精密测量等方面的研究㊂E⁃mail:rslu@hfut.edu.cn(上接第74页)要求变换采集通道数量和采集速率,该分布式数据采集系统具有较好的实用价值㊂参考文献:[1]㊀韩慧.基于RS485总线的温室环境监测系统[J].仪表技术与传感器,2012(3):64-65.[2]㊀李木国,王延国,孙慧涛.基于EtherCAT总线的串联型分布式据采集系统设计[J].计算机测量与控制,2016,24(6):195-198.[3]㊀童一飞,王红亮,低功耗IEPE传感器数据采集系统的设计与实现[J].电测与仪表,2019,56(5):101-104.[4]㊀唐夕晴,李建闽,佘晓烁.RS485总线接口性能测试仪设计与开发[J].电测与仪表,2018,56(7):142-147.[5]㊀张志,李琮琮,王平欣,等.智能电能表RS485接口设计方案综述[J].电测与仪表,2015,53(5):124-128.[6]㊀白冰.基于485总线的分布式输入输出系统[D].天津:天津大学,2017.[7]㊀吴平,骆朝亮.基于USB的ADS1258传感器信号采集系统[J].软件导刊,2010(6):65-67.[8]㊀金永杰,龙平,熊剑平.24位高精度模数转换器ADS1258的原理及应用[J].电子设计工程,2008(6):61-64.[9]㊀王辉,陈爱生.基于FT2232H的USB2.0数据采集系统设计[J].电子器件,2015(1):144-147.[10]㊀李超.基于FPGA+USB2.0高速数据采集系统的研究与设计[D].武汉:武汉理工大学,2013.[11]㊀TONGXR,SHENGZB.DesignofUARTwithCRCcheckbasedonFPGA[J].AdvancedMaterialsResearch,2012,490-495:1241-1245.作者简介:陈航(1993 ),硕士研究生,研究方向为嵌入式智能仪器㊂E⁃mail:614441509@qq.com通信作者:张会新(1980 ),博士,副教授,研究方向为动态测试技术与仪器㊂E⁃mail:zhanghx@nuc.edu.cn。

rs485集线器原理

rs485集线器原理

rs485集线器原理RS485集线器原理一、引言RS485集线器是一种常用的数据通信设备,用于将RS485总线上的多个设备连接在一起,实现数据的传输和集中管理。

本文将从RS485集线器的工作原理、特点和应用等方面进行介绍。

二、RS485总线简介RS485总线是一种多点通信总线,可以实现多个设备在同一总线上进行通信。

它采用差分传输方式,使用两根数据线分别传输正负信号,具有抗干扰能力强、传输距离远等优点,因此广泛应用于工业自动化领域。

三、RS485集线器的工作原理RS485集线器主要通过信号的放大和重构来实现数据的传输和分配。

其工作原理如下:1. 信号放大:RS485集线器通过内部的驱动电路将接收到的信号进行放大,以确保信号能够有效地传输到下一个设备。

2. 信号重构:RS485集线器会对接收到的信号进行重新构造,保证信号的质量和稳定性,从而提高数据传输的可靠性。

3. 数据分配:RS485集线器可以将主控设备发送的数据分配给总线上的每个设备,也可以将总线上各个设备发送的数据集中传输给主控设备。

四、RS485集线器的特点1. 多设备连接:RS485集线器可以连接多个RS485设备,实现多点通信,方便进行数据的传输和管理。

2. 长距离传输:RS485集线器采用差分传输方式,具有抗干扰能力强、传输距离远的特点,适用于工业环境中长距离的数据传输。

3. 高速传输:RS485集线器支持高速数据传输,能够满足大部分工业自动化系统对数据传输速度的要求。

4. 灵活可扩展:RS485集线器可以根据实际需求进行灵活的扩展和配置,方便进行系统的升级和维护。

五、RS485集线器的应用RS485集线器广泛应用于工业自动化领域,常见的应用场景包括以下几个方面:1. 工业控制:RS485集线器可以连接多个工业控制设备,实现数据的传输和集中管理,方便进行系统的监控和控制。

2. 仪器仪表:RS485集线器可以连接多个仪器仪表,实现数据的采集和传输,方便进行数据的分析和处理。

基于rs485总线的主从通信方法

基于rs485总线的主从通信方法

分析Technology Analysis D I G I T C W技术1 组网方式供电数据采集器与智能接触器采用半双工UART接口[1],通过异步串行通信接收和发送信息。

供电数据采集器与智能接触器间有2路RS485总线,每路总线采集4个只能接触器状态。

RS485总线组网方式如图1所示。

图1 RS-485总线组网方式2 主从通信机制2.1 帧结构稳定可靠的通信不仅依赖硬件环境,也依赖于通信协议。

主节点供电数据采集器与从节点智能接触器之间的通信协议如图2所示。

图2 数据桢结构(1)数据帧头:用于标识数据帧的开始,数据帧头字由2个字节组成,主节点发送数据帧头1的值为0xAA,数据帧头2的值为0x55,主节点接收数据帧头1的值为0xEB,数据帧头2的值为0x90。

(2)数据帧ID号:RS485总线上的通信为广播方式,所以每个智能接触器应该有独立地址,判断该数据帧是否应该接收。

(3)命令/数据:数据帧中实际数据,为了保证数据通信可靠性,所有数据以0~9的ASCII码发送,智能接触器收到后再处理。

(4)校验和:用于数据帧的校验,它是除本身外的块中所有字节之和以256为模的二进制补码。

2.2 R S485总线通信2.2.1 主从通信时序控制供电数据采集器与智能接触器的接口采用半双工UART接口,通过异步串行通信接收和发送信息。

RS485总线为半双工通信方式,同一时刻只能有一个节点处于发送状态,否则会引起总线冲突[2]。

供电数据采集器与智能接触器之间的通信采用定时启动方式,供电数据采集器为主设备,智能接触器为从设备,通信启动方式采用定时启动方式,主控站按约定周期向从控站发送数据命令,以启动一次数据传送的通信,直到该次通信所应传送的数据传送完毕,然后主控站才结束这次传送过程,下一个通信周期又重复这个传送过程。

供电数据采集器每50ms轮询一个智能接触器,4个智能接触器共需要200ms完成一次通信。

一次通信包括从主设备发送数据到主设备接收数据完成,通信周期采用定时器实现,定时器周期t为10ms,通信周期T为50ms,一次通信传输过程包括以下4个阶段:一是在通信周期T到来时,调度供电数据采集器发送任务组织发送数据;二是在每个定时器周期t到来时,主设备检测发送数据并启动物理传输;三是智能接触器在每个定时器周期t到来时进行数据查询接收,解析,并组织回复数据;四是供电数据采集器在接收任务周期T到来时进行数据接收、解析。

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

软件优化:提高 通信效率,降低 资源消耗
主从机连接与通信流程实现
硬件连接:RS485 总线连接多个主机, 实现数据传输
通信协议:制定并 实现通信协议,保 证数据传输的准确 性和可靠性
数据传输:实现数 据的发送和接收, 保证数据的完整性 和实时性
错误处理:实现错 误检测和恢复机制 ,保证通信的可靠 性和稳定性
A
B
C、以太网等
降低功耗:优化硬件设 计,降低系统功耗,提
高能源利用率
增强安全性:采用加密 技术,提高通信数据的
安全性
提高兼容性:支持多种 硬件平台和操作系统,
提高系统的通用性
总结与展望
系统特点与优势总结
基于RS485的多主机对等通信系统,实 现了多主机之间的实时通信和数据共享。
03
测试方案:功能测试、性能测试、兼容性 测试等
02
软件环境:操作系统、测试软件、驱动程 序等
04
测试结果分析:测试数据、测试报告、问 题定位等
测试过程及结果分析
测试环境搭建:搭建 测试环境,包括硬件
和软件
测试方法:选择合适 的测试方法,如黑盒 测试、白盒测试等
测试数据准备:准备 测试数据,包括正常

增强系统稳定 性:优化系统 设计,提高系 统抗干扰能力
降低功耗:采 用低功耗器件, 降低系统能耗
扩展应用领域: 将RS485技术 应用于更多领 域,如工业自 动化、智能家
居等
THANK YOU
0 终端电阻:在总线两端添加终端 4 电阻,防止信号反射和干扰
0 硬件测试:通过测试验证硬件设 6 计的正确性和可靠性
通信软件设计
01
02
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04

RS-485的多机通信方案

RS-485的多机通信方案

76 Microcontrollers &Embedded Systems 2012年第10期www.mesnet.com.cn RS 485的多机通信方案探究魏金文,马维华,吴侨(南京航空航天大学计算机科学与技术学院,南京210016)引 言在嵌入式系统中,多个孤立节点之间的通信越来越重要,尤其是物联网时代的到来,多节点间通信已经成为必不可少的功能。

由此出现了许多通信手段,如RS 232、RS 485、CAN总线、ZigBee等,综合考虑性能和成本,RS485通信无疑是性价比最高的通信方式。

因此探究高效、实用的多机通信方案具有重大的意义。

1 系统框图RS 485多机通信结构图如图1所示。

若干个RS485节点通过总线连接,由网关节点轮询访问索要数据,每个网关节点可以动态地配置IP地址,以便上位机可以通过以太网控制网关节点,从而获得每个RS 485终端节点的数据。

图1中C节点为控制节点,具有RS 485通信功能,T节点为网关节点,除了RS 485功能外,还具有以太网功能,其作用就是将C节点的数据通过以太网功能传送给上位机。

图1 RS 485多机通信结构图2 硬件设计本文采用新唐科技公司的Cortex M054探究RS485多机通信协议。

Cortex M054有两个UART,均可以配置成RS 485模式,此时Cortex M054通过RTSX引脚自动控制RS 485通信方向。

RS 485通过差分传输,A和B两根信号线铰链在一起来抵消各自的干扰。

当A、B信号的电压差大于200mV时,视为逻辑1;当B、A信号的电压差大于200mV时,视为逻辑0。

RS 485硬件原理图如图2所示。

整套RS 485电路独立供电,通过光电耦合器TLP781B+,与系统其他部件分开,以此来隔离干扰。

和CAN总线相同,在机群的两端(第一个节点和最后一个节点),必须加上匹配电阻,吸收反射信号,大小为75Ω左右。

中间节点则不需要如此,因此留出了R1的位置,当节点位于机群两端的时候,则焊接上R1,这种方式大大地增强了电路的灵活性。

rs485总线工作原理

rs485总线工作原理

rs485总线工作原理RS485总线是一种串行通信协议,用于在远距离、高干扰环境下传输数据。

在很多工业自动化系统中,RS485总线应用十分广泛,尤其是在工控领域。

RS485总线的工作原理如下:1. RS485总线结构RS485总线结构一般包括主控制器和从节点。

主控制器负责控制和管理整个系统的通信,而从节点则用于接收和发送数据。

在RS485总线中,主从节点之间通过一个双绞线传输信号,该信号以平衡回路方式传输。

2. 差分信号在RS485总线中,传送的是差分信号。

差分信号是由两个相邻的信号线构成的一对线路,当信号传输时,其中一个线路发射正向信号,而另一个线路发射反向信号。

接收端采用差分方式对信号进行解码,可以有效减小外界干扰的影响,提高信号的可靠性和稳定性。

3. 线路长度和传输速率的选择RS485总线的线路长度和传输速率的选择关系十分密切。

一般来说,线路长度越短,传输速率可以越高;而线路长度越长,则传输速率要相应降低。

这是由信号传输的特性决定的,RS485总线最长的传输距离可以达到1200米,但在实际应用中,建议不超过1000米,具体应由具体情况而定。

4. 总线终端控制在RS485总线中,总线终端控制十分重要。

总线终端控制以线缆两端为界,由主控制器和从节点分别接入总线,并通过终端电阻进行控制。

总线中最多只能存在两个终端电阻。

当主控制器发送一个命令时,从节点接收到该命令并做出响应后,主控制器会在一定时间内关闭命令信号,此时从节点必须确保命令信号已被完全接收并撤销响应。

如果从节点没有完全接收信号或没有及时撤销响应,总线的状态可能会出现错误。

5. 总结RS485总线是一种高可靠性、高抗干扰能力的串行通信协议,适用于在远距离和高干扰环境下进行数据通信。

要在实际应用中充分利用RS485总线的优势,需要掌握RS485总线的工作原理,了解线路长度和传输速率的选择关系,掌握总线终端控制等重要知识点。

6. 电气特性RS485总线的电气特性也是其能够实现高可靠性和高性能的重要原因。

485协议什么意思

485协议什么意思

485协议什么意思简介485协议是一种串行通信协议,用于在工业控制系统中进行数据传输。

它是由美国Modicon公司开发的,被广泛应用于工业自动化领域。

本文将介绍485协议的基本概念、特点以及应用场景。

485协议基本概念485协议,也称为RS-485协议,是一种基于电气特性的通信协议。

它使用差分信号线进行数据传输,可以实现远距离通信和多设备连接。

485协议采用全双工通信方式,允许多个设备在同一总线上进行通信,提高了通信效率和可靠性。

485协议特点1.高抗干扰性:485协议采用差分信号线传输数据,能够有效抵抗电磁干扰和噪声干扰。

2.长距离传输:485协议支持最长1200米的传输距离,适用于工业环境中设备之间的通信。

3.多设备连接:485协议支持多个设备在同一总线上进行通信,可以实现设备之间的数据交换和共享。

4.高通信速率:485协议支持最高115.2 Kbps的通信速率,能够满足大部分工业控制系统的需求。

5.简单灵活:485协议的硬件和软件实现相对简单,易于应用和扩展。

485协议应用场景485协议广泛应用于工业自动化系统中,包括以下几个方面:1.监控系统:485协议可以连接传感器、仪器仪表等设备,将数据传输到监控中心,实现对工业过程的实时监测和控制。

2.自动化控制:485协议可以连接PLC(Programmable LogicController)等控制设备,实现对生产线、设备等的远程控制和调节。

3.楼宇自控:485协议可以用于楼宇自控系统,实现对照明、空调、安防等设备的集中控制和管理。

4.电力系统:485协议可以应用于电力系统中的配电监控、电能计量等领域,实现对电力设备的远程监测和管理。

5.环境监测:485协议可以连接温湿度传感器、风速仪等设备,实现对环境参数的监测和数据采集。

485协议通信流程485协议的通信流程一般包括以下几个步骤:1.发送方发送请求:发送方将数据发送到总线上,并等待接收方的响应。

设备485采集方案

设备485采集方案

设备485采集方案1. 引言设备485采集方案是一种用于数据采集的方案,适用于需要远程监测和控制设备状态的场景。

本文档将介绍设备485采集方案的基本原理、主要组成部分以及实施步骤。

2. 基本原理设备485采集方案基于RS-485通信协议,通过485总线连接各个设备以实现数据采集和控制。

485总线是一种串行通信接口,具有多点通信能力和长距离传输特性。

设备通过485总线进行数据传输,包括传感器数据的采集和控制命令的发送。

3. 组成部分设备485采集方案主要包括以下组成部分:3.1 传感器传感器是采集设备采集数据的核心组件,例如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

传感器通过485接口与主控设备相连,将采集到的数据传输给主控设备进行处理。

3.2 主控设备主控设备是设备485采集方案的核心,负责与传感器通信和数据处理。

主控设备包括微处理器、通信模块以及相关的电路和接口电路。

主控设备能够解析传感器发送的数据,并根据需要进行控制命令的生成和发送。

3.3 电源模块电源模块为设备提供稳定可靠的电源,保证设备正常运行。

电源模块需要满足设备的功耗需求,并具备过载保护和短路保护等功能。

3.4 485总线485总线是主控设备、传感器和其他设备之间连接的通信总线。

它能够支持多个设备的连接,并能够实现长距离传输。

485总线需要采用合适的线缆和终端电阻以确保数据的可靠传输。

4. 实施步骤设备485采集方案的实施步骤如下:4.1 设计硬件电路根据具体需求,设计主控设备的硬件电路。

包括选择合适的微处理器、通信模块和电源模块,设计相应的电路和接口电路。

同时考虑485总线的连接和终端电阻的设置。

4.2 编写软件程序编写主控设备的软件程序,包括传感器数据的解析和控制命令的生成与发送。

根据具体的传感器类型和通信协议进行相应的开发工作。

4.3 进行硬件连接将主控设备和传感器进行硬件连接,包括电源连接、信号线连接以及485总线连接。

确保连接的可靠性和正确性。

RS485及局域网通信

RS485及局域网通信

5
RS232/449/422/423/422A/485接口之间关 系


针对232的缺点,EIA制定了449,旨在提高传输速率、 增加传输距离、改进电气性能,并增加了测试功能, 明确规定了标准连接器(37引脚) 449接口的两个子集:422/423全双工(标准子集)、 485半双工(422A的变种)
6
RS-449接口

RS449实际上是一个一体化的三个标准,它的机械、 功能和过程特性接口由RS449定义,而电气特性接口 由两个不同的标准定义:

RS422A:用于平衡电路 V.11/X.27 RS423A:用于非平衡电路 V.10/X.26

RS449与RS232C相比:
国际电信组织提出 的数据通信电路接 口规范
422接口的多机通信网络
主从式体系结构无论是在软件还是硬件领域都具有强大的生 命力,应用范围极其广泛,由于422最大的接收器数目为10, 也就是说最多可以负载10个接受信号的计算机(单片机、或 带422A接口的智能仪器、仪表),因此,基于422接口实现 上位机和多台现场下位机之间的远距离通信是比较常用的方 案之一。 这种分布式通信网络采用主从式串行总线结构,所有下位机 全部连接在上位机PC的串行通信RS422A标准总线上(一般 通过一个232/422转换板实现),下位机之间不进行通信,仅 仅在上位机和下位机之间进行通信,下位机之间的通信可以 借助上位机实现。
7

增加了10条接口引脚 传送速率高,传送距离长

100kb/s 1200m


接口连接器采用37针和9针(安排辅助信道的管脚) 接口管脚大致分为五大类:

公共地 数据 控制 定时线 辅助信道
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一种基于!"#$%总线的远程数据通信系统&
潘浩’李洪彪(张朝晖)
’*石油大学信控学院东营(+,-.’/(*胜利油田胜大集团东营(+,---/
)*北京科技大学信息学院北京’---0)/
摘要介绍了单片机和微机通过1230+总线进行远程通信的软硬件设计方法4并结合实例给出了系统的几种特殊应用5
关键词串行通讯1230+总线单片机动态数据交换
6789:;<=>!8?=@8A=??B<:C D@:=<"E9@8?9F:D!"#$%G B9
H I J K I L’M N K L J O P N I L Q R I J OQ R I L R S N
T*U V W X X Y X Z[\Z X]^_‘a X\_\bc X\‘]X Y d\e a\f f]a\e4g\a h f]i a‘jX Zk f‘]X Y f l^4m X\e j a\e n o p q r T4c W a\_/
6s9@t D C@u R v w I w v x N y z L{S y L JI|v y N O JL z{L}}S J N{I~N L J y P v~!v v J"L{I"}v~v x I J|x v}L~v{L}w S~v x P I y v|L J 1230+P S y#2L}v y{R v}v y4y S{RI v J v x O$y I%N J O4"L J O v x|N y~I J{v I J|&&’I x v w x v y v J~v|#
(8E)=t*92v x N I"{L}}S J N{I~N L J1230+P S y2N J O"v+{R N ww x L{v y y L x&&’*&$J I}N{|I~I v,{R I J O v/
-引言
自动化仪表的数字化.分散化.网络化4即现场总线4是其重要的发展方向之一5它克服了&/2系统的控制和采集相对集中.系统封闭的缺点5它将现场的智能模块赋予强大的采集和控制功能4把各模块和远程监控微机通过双绞线作总线4按照开放的.规模的通信协议连成网络4从而使控制更灵活4危险更分散5其通讯协议主要有00.M L J1L x2y.H x L z N P S y./34等几种4但它们都较为复杂4需要专门的硬件支持5针对目前仪表过渡阶段而言41230+总线通讯方式更为简洁灵活5由于其传输速率高4误码率低4距离远*不加中继器时有效传输距离可达’(--}/4硬件接口简单4软件易实现4性价比较高等优点使得基于1230+协议的系统更适合于现场4特别是中小型数据采集和控制系统的应用5本文将给出一种基于该总线的数据采集和控制系统的软硬件设计方法及诸如节电.中长距离通信.和&&’接口等的应用5
5单片机与微机远程通信的实现
5#-实现!"#$%总线通信的一般应用
如图’4由于全双工方式需要(对双绞线4为节约成本和简化控制4这里采用半双工两线制方式5系统首先将单片机的信号和串行电平接口芯片如*63730)4
,+’,.等/相连4进行u u M81230+电平互转4作为一个节点连接到由双绞线组成的1230+总线网络上4再在
远程微机端用电平转换模块*如3|I}3+(-等/进行
1230+812()(电平互转后和计算机串口相连5每个节点都有自己的独立的地址5通过远程微机端发送带有地址码的命令码4由各个节点对命令进行监听4和命令码中的地址相匹配的节点将在规定的时间内完成规定的读写操作4并返回相关信息
5
图’1230+网络通信的一般模式
(#’#’单片机编程
第(3卷第3期增刊仪器仪表学报(--)年0月&本文得到石油大学博士基金资助5
万方数据
目前!单片机一般都自带串口通讯"#$方式!只要初始化设置好传输波特率和数据传输格式!即可实现简单的%"&’&格式的标准数据输入输出(在对节点进行编址时!有硬件和软件设定两种(硬件是通过拨码开关设置!
其接口简单!但浪费硬件资源(因此在硬件资源有限有情况下!则需要通过软件设定(在本设计中!
由于需要!使用美国)*+,-+.*/公司的自带0&1%2)和"#$模式的1$#345674芯片(该芯片体积小!$82口
较少(为节约资源!由软件设定节点地址9范围为:3;
<<=!并以>"#$$码的形式存于单片机的0&
1%2)中(其通讯部分程序框图如图&
(
图&单片机程序框图图’上位机程序框图
&?3?&上位机编程
上位机中使用多串口连接多台设备!每个串口分别对应于各自的%"@6A 8%"&’&转换模块(如图’所示!本设计中使用>++B C C 建立地址数据表!每个记录的内容包括节点的地址!节点所连接的串口号等内容(通过查表!向某端口某地址的节点发送指令(如读取当前记录的端口号为&!地址号为3’!
若发读指令则将向端口&发送>>:3:’D :(若成功!则串口&上地址为3’的节点将返回规定格式的数据到微机!经组合分析正确后!
发送到显示数据表相应记录中E 若未得到响应9返回#&或无返回值=!
可要求该节点重发或忽略通讯错误(若在最大允许未连接时间9该节点连续未响应次数F 采样时间间隔F 轮询一次的节点数=
内未响应!则表示通讯故障!应对数据进行相应处理(值得注意的
是!
必须考虑节点的响应时间!否则会因采样时间太短而导致节点间的冲突(G ?G 系统的特殊应用
&?&?3节电应用
如图3!
对于电源不稳的情况!若由于某种原因节点外部电源突然关闭!由内部备用电池供电的系统!通过将节点的外部电源电压引入单片机引脚作为数字输入!若为3正常操作!若为:!
则关闭仪表的异步通讯方式!并使仪表进入低功耗模式!同时使%"@6A 接口芯片所有数据端电平为低!
防止电压通过数据端的耦合至芯片消耗电能!从而使仪表的功耗降到最低!实践证明该方法十分有效(
&?&?&用电台发送和接收信号
对于部分距离较远如&;3:H I 的场合!可以将距离较近的几个节点通过@6A 总线连接到位于某频点上
双向电台(
在微机端接上同频点的双向电台!接入计算机串口(其他操作不变(该应用可有效节省%"
@6A 总线远传信号所需中继器的费用!
特别适合于局部应用(&?&?’通过J J 0与工控软件组态王的连接
J J 09动态数据交换=是进程间的通讯方法(进程间的通讯包括进程间及同步时间之间的数据传递(
J J 0使用共享内存来实现进程间的数据交换及使用
协议达到传递数据的同步(许多软件都支持J J 0连接!如组态王软件K 0L #0M 表K N D 程序等(在本设计中!
通过把数据发送至显示表的同时!发送至后台运行的0O +B P 表(设置组态王的J J 0连接设备项目名
0O +B P B O B !话题名0O +B P 表相应C .B B Q 名进行J J 0连
接!再用变量和0O +B P 表相应的O 行R 列数据%O #R
对应(
S 结

作为一种廉价便利的通讯方式!基于%"
@6A 总线的系统具有接口简单!性价比高等优点!其应用前景广阔(
参考文献
3王有绪!许杰!李拉成?1$#系列单片机接口技术及其应用
系统设计北京T 北京航空航天大学出版社!&:::?
&组态王4?:使用手册?北京亚控科技发展有限公司?&::3?
6
4@仪器仪表学报
第&@
卷万方数据
一种基于RS485总线的远程数据通信系统
作者:潘浩, 李洪彪, 张朝晖
作者单位:潘浩(石油大学信控学院,东营,257061), 李洪彪(胜利油田胜大集团,东营,257000), 张朝晖(北京科技大学信息学院,北京,100083)
刊名:
仪器仪表学报
英文刊名:CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT
年,卷(期):2003,24(z1)
被引用次数:6次
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6.宋强智能一体化球型摄像机的设计与实现[学位论文]硕士 2006
本文链接:/Periodical_yqyb2003z1155.aspx。

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