[实用新型]半竞争式RS-485总线多主通讯系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一个通讯系统。

背景技术

在传统的RS-485总线中，具有一个主节点，和多个从节点。其工作过程如图1所示，通讯总是由主节点发起，从节点收到命令后，得到总线控制权，再向总线上发送信息。发送结束后，总线控制权又归还给主节点。从节点只有在主节点问询时，才能发送数据，因此不能传送告警等紧急数据；从节点间不能互通，只能通过主节点中转，影响速度；为提高从节点的速度，提高系统的实时性，广州华南理工大学自动化科学与工程学院提出了一种实现载波监听多点接入/冲突检测的多主RS-485总线的方案，通过软件方式，其工作流程如图2所示，相应提高了数据传输速度，但其只能检测出总线冲突，不能主动避让，一旦出现冲突，通讯失败，需重新竞争。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供半竞争式RS-485总线多主通讯系统，以实现多主节点间的即可信息互通，提高通讯速度的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。

半竞争式RS-485总线多主通讯系统，包括设于总线上的主节点及多个从节点，其特征在于：所述的主节点通过第一接口芯片与总线相连，所述的从节点通过第二接口芯片与总线相连，所述的从节点设有输入端与从节点发送信号端及从节点接收信号端连接的同或门电路、与同或门电路输出端连接的双路D型上升沿触发器、输入端与双路D型上升沿触发器输出端及从节点发送信号端连接的或门电路，或门电路输出端、从节点接收信号端与第二接口芯片连接，第二接口芯片的正极输出端与电源正极之间设第一电阻，第二接口芯片的负极输出端与接地端之间设第二电阻；所述的主节点的发送信号端、接收信号端直接与第一接口芯片连接，第一接口芯片的接收信号引脚通过上拉电阻与电源相接，第一接口芯片的接收和发送使能端引脚通过下拉电阻接地。从节点的发送信号端与接收信号端信号经同或门电路后产生竞争结果信号，相同时竞争结果信号为高，表示发送成功，不同时竞争结果信号为低，表示发送失败；当竞争结果信号为低时，双路D型上升沿触发器输出被置为1，经或门电路后输出为1，第二接口芯片停止发送数据；当总线处于空闲状态时，从节点发送信号端及接收信号端均为高，竞争结果信号为高，处理器从节点的发送信号端发送数据，在第一个下降沿，双路D型上升沿触发器输出为0，此时或门的输出由发送信号端信号决定，当发送信号端信号为0时，第二接口芯片向总线输出0，当发送信号端信号为1时，第二接口芯片处于接收状态，总线由第一电阻和第二电阻维持1的状态。在总线竞争过程中，由于多个从节点同时向总线上发送数据，当同时有“0”、“1”时，即会产生冲突，会造成从节点接口损坏，严重时会导致总线瘫痪，为避免总线冲突，在从节点接口设计时采用类似开漏输出的方式，即从节点接口只向总线上输出“0”信号，“1”信号靠总线上匹配的第一、第二电阻保持，以此避免从节点间的数据冲突。下拉电阻确保第一接口芯片在空闲状态时处于接收状态，释放总线控制权，同时可以从总线上接收数据，当需要向总线发送数据时，通过将第一接口芯片使能端拉高，使第一接口芯片处于发送状态，即可向总线发送数据，此时， 第一接口芯片不接收总线上的数据，上拉电阻确保接收信号始终为高电平，为无数据状态。当主节点与从节点发送冲突时，从节点检测到冲突退出发送，主节点因无法检测冲突一直发送，直至发送成功。本系统具有直接的冲突检测与退出机制，保证主节点可以优先发送数据，无需延时重发机制。在保证主节点优先的前提下，提高从节点的传输速度。本实用新型从硬件着手，对所发送的数据进行监听接收，工作稳定、可靠性高，速度更快。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。

从节点发送信号端经非门电路后与双路D型上升沿触发器的CLK引脚相连。

有益效果：本技术方案通过对RS-485控制方式的改进，实现了多主节点间即时的信息互通，控制方式简单可靠，避免了从节点间的总线冲突，具有很高的现场实用价值，在保证主节点优先的前提下，提高从节点的传输速度。 

附图说明

图1是现有的RS-485通讯流程图。

图2是现有具监听功能RS-485工作流程图。

图3是本实用新型总线结构图。

图4是本实用新型从节点电路原理结构图。

图5是本实用新型主节点电路原理结构图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。