基于双RS-485总线的多从机高效通讯协议的设计与实现.docx

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基于双RS-485总线的多从机高效通讯协议的设计与实现

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赵磊穆蔚伟杜石雷

摘要：工业现场多从机通讯广泛的应用于各类现场通讯系统中，本文提出了基于双RS-485总线的多节点快速通讯的协议实现方法，通过双路RS-485总线连接与主控器与多个节点间，在不影响正常的数据上传交互条件下，同时有效的提高了即时控制指令的下发与执行效率;该系统采用私有化精简通讯协议，以适应多节点、多功能的高效率通讯。

关键词：工业控制;数据采集;RS-485

中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.018

本文著录格式：赵磊，穆蔚伟，杜石雷.基于双RS-485总线的多从机高效通讯协议的设计与实现[J].软件，2021，42（02）：061-063

DesignandImplementationofMulti-SlaveHigh-efficiencyCommunicationProtocolBasedonDualRS-485Bus

ZHAOLei，MUYuwei，DUShilei

（ZhonghuanInformationCollegeTianjinUniversityofTechnology，Tianjin?300380）

【Abstract】：Industrialfieldmulti-slavecommunicationiswidelyusedinvariousfieldcommunicationsystems.Thisarticleproposesaprotocolimplementationmethodformulti-nodefastcommunicationbasedondualRS-485buses，whichoneisconnectedtothemasterthroughdualRS-485buseswithmultiplenodes，withoutaffectingnormaldatauploadinteractionconditions，whileeffectivelyimprovingtheissuanceandexecutionefficiencyofreal-timecontrolinstructions;thesystemadoptsaprivatizedandstreamlinedcommunicationprotocoltoadapttomulti-node，multi-functionalhighefficiencycommunication.

【Keywords】：industrialcontrol;dataacquisition;RS-485

0引言

工業现场多从机通讯通讯广泛的应用于各种工业控制中，目前在工业控制中多从机的数据通讯常见于基于RS-485的Modbus-RTU协议，但在对实时控制及数据通讯并存的系统中，Modbus-RTU协议的通讯效率难以达到某些应用场景，无法兼顾数据采集、以及实时控制的要求，本文提出了一种基于双RS485总线的多节点通讯协议，在较多从机接入总线时，可以有效的提高控制指令于数据采集的通讯效率。

1物理层设计

采用RS-485串行总线作为物理层设计，系统中采用双路RS-485总线连接于系统主机与多个从机之间，RS-485总线采用平衡发送，差分接收的结构设计，因此具有抑制共模干扰的能力，采用总线式连接，实现一主多从机的链路结构，物理链路采用双路通讯设计：控制总线、数据总线，在主从通讯中，控制总线多用于实时性较高的控制指令下发，以主机发送数据为主，当各个从机接收到指令校验正确后立即执行相应操作，以提高控制指令的实时性。数据总线多用于常规性数据采集，主机常以轮询方式采集各个从机数据。物理层连接方式如图1所示。

RS-485通讯是基于通用异步串行通讯的协议标准，标准的异步串行通讯协议中以每个字节作为一帧，由多个字节组成的数据流进行通讯，通讯双方或多方事先约定好通讯速率，按照此速率组成数据帧进行通讯。异步串行通讯帧结构由以下位构成：

起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。

数据位：紧接着起始位之后。数据的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性。

停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电