单片机多机应用系统网络设计分解.doc

单片机多机应用系统网络设计 摘要 本文介绍单片机多机应用系统网络设计现有的一些技术,并简要说明现有技术的优、缺点，并结合实际实践，鲜明提出观点，根据缺陷，给出解决问题的方案，对实际工作有一定的指导作用。 关键字：多机通信过程，网络结构的改进，多机通信协议，容错技术，单片机通信结点的改进 单片机多机应用系统网络设计 随着，单片机的应用也从单机向网络发展，由计算机和单片机构成的多机网络系统已成为单片机技术发展的一个方向。二者的结合，充分发挥了单片机在实时数据采集和数据管理上的优点。单片机在计算机的网络通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理等都有广泛地应用，已渗透到我们生活的各个领域。许多应用都涉及到单片机多机通信。然而，单片机对网络数据的处理方式不同于通用计算机系统，在一定程度上阻碍了单片机在网络方面的应用。因此，采用单片机技术与计算机网络技术相结合的办法，对单片机多机通信系统进行研究，在设计单片机网络的通信协议的基础上单片机多机通信 图1 　主从多机通信拓扑结构 1、网络结构的改进 主从模式的多机通信在拓扑结构中，主机只有一个且固定不变，从机是多个，它们之间不能通信。在新的多机通信网络中，没有真正的主机和从机之分，所有的结点都是平权的。 总线也是两条，一根作为主机发送信息，从机接收;另一根是从机发送信息，主机接收。 每一个结点的机器既是从机，又是潜在的主机。 非主动通信状态时，为从机状态。 需要通信时，改变连线的接法，并使自己变为主机状态。 主机状态：它的TXD 端与所有从机的RXD 连接，它的RXD 与所有从机的TXD 连接，以便发送从机地址，与从机建立通信联系，完成交流信息的目的。 本次通信完毕后，自动降为从机状态，并且线路的连接方式也变成从机连接。 从机状态：它的TXD 与所有从机的TXD 连载一条总线上，连接到主机的RXD 端，它的RXD 连接到主机的TXD。其拓扑结构如图2 所示。 图2 　多机串行通信拓扑结构 说明： （1） 任一个结点机器，不主动通信时，处于从机状态，要求通信时，跃迁为主机状态。 行使主机通信形式和权利; （2） 结点机器的TXD ，RXD 与总线的连接有两种方式：主机连接、从机连接。 由机器的状态来决定，也就是说，连接方式与机器的状态相适应，受机器状态的控制。 逻辑电路接口式连接：用三态门74HC126。 非门用74HC04 实现连接转换功能。 用P1。 0 控制三态门，当P1。 0 = 0 时，其TXD 接主机的RXD ，它的RXD 接主机的TXD ，结点成为从机状态;当P1。 0 = 1 时，其TXD 连接所有从机的RXD ，它的RXD 连接所有从机TXD ，该结点成为主机状态。 连接变换电路图如图3 所示。 图3 　由三态门构成多机串行通信智能连接电路 多机通信协议： （1）在初始化或复位时，每个结点都使P1。 0 = 0 ，SM2 = 1 ，处于只接收地址帧(串行帧的第9 位为1) ，对数据帧(串行口的第9 位为0) 则不做响应的从机状态。 （2）需要通信的结点机器，检测到总线空时，置SM2 = 0 ，P1。 0 = 1 ，跃迁为主机状态，发送一个地址帧，其中含8 位地址数据，第9 位为标志位。 （3）当从机接收到主机发来的地址帧后，将所接收的地址与本机地址相比较，若地址与本机地址相符，便使SM2 = 0 ，以便接收主机后发来的数据P命令，对于地址不相符合的从机，仍保持SM2 = 1 状态，故不能接收主机随后发来的数据信息。 （4）主机发送数据或控制指令，其数据帧第9 位置0 ，表示发送的是数据。 （5）当主机改为与另外从机联系时，可再发出地址帧来寻找其它从机。 而先前被寻址过的从机在分析出主机是对其它从机寻址时，恢复其SM2 = 1 ，等待主机的再一次寻址。 主机也可以通过发送一个复位指令，使所有从机处于等待寻址状态。 （6）通信结束后，置P1。 0 为0 ，SM2 位为1 ，退回到从机状态。 2、RS485 总线改善信道 RS485 串行接口和传统的RS232 串行接口相比有以下特点：RS485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+ 2～ + 6 V 表示，逻辑“0”以两线间的电压差为- 2～ - 6 V 表示。 接口信号电平比RS232C 低。 不易损坏接口电路的芯片，且该电平信号与TTL电平兼容，可方便的TTL 电路连接。 RS485 的数据最高传输速率为10Mbps。 RS485 接口是采用平衡驱动器、差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，即抗噪声干扰性好。RS485 接口的最大传输距离为1219。5 m(标准值) ，实际上可达3000 m。 RS485 接口在总线上允许连接多达12