rs-485總線(xiàn)的死鎖檢測(cè)與解除

1、RS-485 總線(xiàn)的死鎖檢測(cè)與解除作者：（廣州）增城市電力局來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C(jī)與系統(tǒng)應(yīng)用摘要：針對(duì) RS-485 接口收發(fā)電路的特點(diǎn)，RS-485 總線(xiàn)在 Polling 和CSMA/CD 通信方式中死鎖檢測(cè)和解除死鎖的方法。該方法同樣適用于 RS-422 接口。：RS-485 接口 死鎖檢測(cè) 死鎖解除RS-485 總線(xiàn)傳送距離遠(yuǎn)、速度快、能力強(qiáng)，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用的數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)。RS- 485 總線(xiàn)是一種半雙工通信標(biāo)準(zhǔn)，支持總線(xiàn)方式多點(diǎn)互連，使其成為集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)中采用最多的通信和組網(wǎng)方法。采用 RS-485 總線(xiàn)連接的多個(gè)站點(diǎn)，任一時(shí)刻只能有一個(gè)站點(diǎn)在“說(shuō)”，其它站點(diǎn)只能處于“聽(tīng)

2、”狀態(tài)。如果有多個(gè) 1個(gè)的站點(diǎn)在“說(shuō)”，數(shù)據(jù)將在通信總線(xiàn)上碰撞，結(jié)果是處于接收狀態(tài)的站點(diǎn)不能收到正確的數(shù)據(jù)。在 RS-485 總線(xiàn)通信網(wǎng)中，必須控制好每個(gè)站點(diǎn)的“聽(tīng)、說(shuō)”狀態(tài)，即收發(fā)狀態(tài)，以保證地傳輸數(shù)據(jù)。、正確圖 1 是最常見(jiàn)的 RS-485 接口。在 RS-485 總線(xiàn)通信系統(tǒng)中，掛在總線(xiàn)上的收發(fā)電路一般大于 2 個(gè)。使用圖 1 所示接收電路，如果系統(tǒng)中的某一個(gè)站點(diǎn)死機(jī)或出了問(wèn)題，可能使單片機(jī)的 P1.0 口恒為“1”。其發(fā)送器將長(zhǎng)期占用通信總線(xiàn)，產(chǎn)生稱(chēng)為 RS-485 總線(xiàn)“死鎖”的狀態(tài)，其它所有站點(diǎn)的均無(wú)法使用通信總線(xiàn)進(jìn)行通信，這將導(dǎo)致整個(gè)通信系統(tǒng)。為了說(shuō)明方便，把 RS-485 總線(xiàn)

3、 A 線(xiàn)對(duì)地電壓為稱(chēng)為 VA，B 線(xiàn)對(duì)地電壓為稱(chēng)為 VB；VAVB 時(shí)的死鎖稱(chēng)為“1”死鎖，VAVB 時(shí)的死鎖稱(chēng)為“0”死鎖。如果 2 個(gè)站點(diǎn)失控，其中一個(gè)是“1”死鎖，另一個(gè)是“0”死鎖，而系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)解除該死鎖狀態(tài)，不但各站點(diǎn)間無(wú)法正常通信而且會(huì)燒壞鎖站點(diǎn)的 RS-485 接口，更大的故障。在 RS-485 總線(xiàn)通信系統(tǒng)中，通常設(shè)有個(gè)功能強(qiáng)、工作可靠的站點(diǎn)作為主站，其它的作為子站。主站除了完成它的相關(guān)工作任務(wù)外，通常它還負(fù)責(zé)管理掛在 RS-485 總線(xiàn)上的其它子站。程序跑飛是所有基于微處理器系統(tǒng)均需面對(duì)的普遍問(wèn)題。在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，可靠、穩(wěn)定地工作是第一位的。若同時(shí)賦予主站 RS-485

4、總線(xiàn)死鎖檢測(cè)與解除的軟/硬件和在所有的子站中配置相關(guān)硬件，將可以有效解決由于子站程序跑飛而485 總線(xiàn)死鎖問(wèn)題。的 RS-一、RS-485 總線(xiàn)死鎖檢測(cè)1.查詢(xún)方式的 RS-485 總線(xiàn)死鎖檢測(cè)RS-485 總線(xiàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，允許同時(shí)接收剛發(fā)送的數(shù)據(jù)。RS-485 總線(xiàn)通信系統(tǒng)如果工作于查詢(xún)方式，主站將不斷地每隔一定時(shí)間輪詢(xún)各個(gè)子部。只要輪詢(xún)時(shí)間不太長(zhǎng)，如輪詢(xún)時(shí)間間隔1min，則只須開(kāi)鎖就可以滿(mǎn)足 RS-485 總線(xiàn)死鎖檢測(cè)要求。主站在輪詢(xún)過(guò)程中，若檢測(cè)到以下兩種情況，就可以初步判為 RS-485 死鎖：（1）主站發(fā)送的數(shù)據(jù)與接收到的不相同；（2）在輪詢(xún)某個(gè)子站時(shí)，無(wú)響應(yīng)或響應(yīng)的數(shù)據(jù)不正確（可

5、能是 RS-485 總線(xiàn)死鎖或子站死機(jī)，也有可能孩子站已退出運(yùn)行）。2.工作于 CSMA/CD 方式的 RS-485 總線(xiàn)死鎖檢測(cè)采用 CSMA/CD 通信方式的 RS-485 總線(xiàn)，主站一般不主動(dòng)輪詢(xún)每個(gè)子站。此方式下，主站可以采用圖 2 所示硬件來(lái)檢測(cè) RS-485 總線(xiàn)的死鎖狀態(tài)。在 RS-485 總線(xiàn)空閑時(shí)，要求信號(hào)線(xiàn) A 至少比信號(hào)線(xiàn) B 高 0.2V 以上。只要使 RS-485 總線(xiàn)空閑時(shí) 0.2VVA-VB正常發(fā)送 2 字節(jié)時(shí)間，判為 RS-485 總線(xiàn)“1”死鎖。（2）RXD 低電平持續(xù)時(shí)間正常發(fā)送 2 字節(jié)時(shí)間，判為 RS-485 總線(xiàn)“0”死鎖。二、RS-485 總線(xiàn)死鎖解

6、除RS-485 總線(xiàn)死鎖往往是由于子站的微控制器程序跑飛，使得 RS-485 發(fā)送器的發(fā)送使能DE 恒為引起的。出現(xiàn)這種情況只需給相應(yīng)的子站復(fù)位一下，讓它重新執(zhí)行初始化程序始可解決。在檢測(cè)到 RS-485 總線(xiàn)死鎖后，如果各子站的軟/硬件無(wú)問(wèn)題，可以采用復(fù)位程序跑飛的子站來(lái)解除死鎖。以下介紹兩類(lèi)可以由主站自動(dòng)復(fù)位子站的硬件電路。該電路適用于 RST引腳有效時(shí)復(fù)位的單片機(jī)，如國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的 51 系列單片機(jī)。對(duì)于 RST 引腳低電平有效時(shí)復(fù)位的單片機(jī)則須將電路的邏輯取反。1.有選擇性地復(fù)位死鎖子站電路圖 3 是具有選擇性的復(fù)位死鎖子站電路，是一種巧妙的解除通信總線(xiàn)死鎖狀態(tài)設(shè)計(jì)。它利用了 RS-4

7、85 總線(xiàn)死鎖，則對(duì)應(yīng)死鎖子站的發(fā)送使能 DE 為“1”的特點(diǎn)，在子站中只用了少量的硬件開(kāi)銷(xiāo)（1 個(gè)與非門(mén)、1 個(gè)電阻和 1 只三極管），即實(shí)現(xiàn)了有選擇性的復(fù)位死鎖子站的電路。在正常工作時(shí)，主站的 P1.1 置為“0”，此時(shí)不管各個(gè)子站的 DE 為何狀態(tài)，它們的與非門(mén)輸出均為，三極管 T1 截止，RST 為低電平，不會(huì)復(fù)位任何子站。當(dāng)檢測(cè)到 RS-485 總線(xiàn)死鎖時(shí)，主站只需將 P1.1 置為“1”，只有 DE 為“1”子站的與非門(mén)輸出低電平，三極管 T1 導(dǎo)通，RST 為，相應(yīng)的子站被復(fù)位。其它子站的與非門(mén)輸出，不會(huì)被錯(cuò)誤地復(fù)位。2.無(wú)選擇性地復(fù)位所有子站電路圖 4 是一個(gè)無(wú)選擇性復(fù)位子站的

8、電路。它由主站的 P1.1 驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電纜引到各子站的外復(fù)位電路 T1 的基極。正常運(yùn)行時(shí)，主站置 P1.1 為“1”，此時(shí)它不影響各子站原有的復(fù)位功能。當(dāng)主站檢測(cè)到 RS-485 總線(xiàn)死鎖或復(fù)位各子站時(shí)，只須將 P1.1 置為“0”，所有掛在復(fù)位總線(xiàn)上的 T1 均導(dǎo)通，RST 輸出，各子站均被無(wú)條件復(fù)位。結(jié)束語(yǔ)單片機(jī)的復(fù)位電路是對(duì)干擾較為敏感的電路。施加在單片機(jī)的復(fù)位電一個(gè) ms 級(jí)的微小毛刺干擾，就會(huì)對(duì)單片機(jī)造成極為嚴(yán)重的影響。若毛刺干擾持續(xù)時(shí)間大于單片機(jī)要求最小的可靠復(fù)位時(shí)間，單片機(jī)被復(fù)位；否則單片機(jī)還末完成復(fù)位過(guò)程，復(fù)位信號(hào)就被撤消，其寄存器將處于不確定狀態(tài)，令單片機(jī)的應(yīng)用中，為了可靠

9、起見(jiàn)，一般不外引復(fù)位電路。在要文的應(yīng)用中，需將復(fù)位電路外引，復(fù)位總線(xiàn)采用線(xiàn)以提高能力。本文介紹的 2 種遠(yuǎn)方復(fù)位電路，各有優(yōu)缺點(diǎn)。具有選擇性的復(fù)位電路優(yōu)點(diǎn)是：有選擇性地復(fù)位鎖 RS-485 總線(xiàn)的子站，而不影響其它正常的子站，滿(mǎn)足解除 RS-485 總線(xiàn)死鎖的要求。缺點(diǎn)是：站程序跑飛但并沒(méi)有使得 DE 恒為高電平時(shí)，RS-485 總線(xiàn)處于正常狀態(tài)，主站可以和所有正常的子站通信，但主站對(duì)這個(gè)異常的子站為力。無(wú)選擇性的復(fù)位電路優(yōu)點(diǎn)是：主站可以復(fù)位任何類(lèi)型的由于程序跑飛引起異常的子站，此外，在電路的實(shí)現(xiàn)上較有選擇性的復(fù)位電路簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：它的動(dòng)作是無(wú)選擇性的，不管子站是否異常，掛在復(fù)位總線(xiàn)上的所有子站均被無(wú)條件復(fù)位。RS-42