一種c4總線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種總線形式，尤其涉及一種總線利用率高，實時性好的C4總線。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)通訊中常用的總線通訊有CAN通訊和RS485通訊。RS485通訊的優(yōu)點是成本低，但RS485大多采用半雙工通信，在整個網(wǎng)絡(luò)中任一時刻只能有一個主節(jié)點處于發(fā)送狀態(tài)并向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，其他所有節(jié)點都必須處于接收狀態(tài)。如果有兩個或兩個以上節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，將會導致所有發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送失敗。另外，在RS-485總線構(gòu)筑的半雙工通信系統(tǒng)中，一般采用主從通信模式，即整個系統(tǒng)中只有一個為主節(jié)點，總線上所有其它節(jié)點都是從節(jié)點，通信方式一般是主節(jié)點循環(huán)輪詢各個從節(jié)點。一旦主節(jié)點發(fā)生故障，將導致整個系統(tǒng)的崩潰。其次，系統(tǒng)通信效率低，因為無論某一個節(jié)點是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)或需要使用總線，都要等到主節(jié)點輪詢到自身，從而使得系統(tǒng)總線利用效率低，實時性差。也降低了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
[0003]CAN通訊可實現(xiàn)多主通訊，當CAN總線上的一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點，對每個節(jié)點來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對其進行接收。不同的節(jié)點可同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性好，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。但CAN通訊的缺點是成本較RS485高很多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決RS485總線的利用率低，實時性差和CAN總線成本較高的問題，本實用新型提供一種C4總線。該總線采用類DMX512協(xié)議，采用RS485硬件總線形式，總線采用手拉手方式連接，既提高總線的實時性，也提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性，又降低成本。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:設(shè)備間在總線數(shù)據(jù)傳輸上采用485控制芯片，總線采用手拉手連接方式，設(shè)備數(shù)據(jù)間通訊協(xié)議采用類DMX512協(xié)議。當總線上的一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，會將此幀數(shù)據(jù)發(fā)送給總線上所有的設(shè)備，其他設(shè)備通過串口總線接收數(shù)據(jù)，對所接受的數(shù)據(jù)幀進行解析，解析出對應(yīng)自己的控制數(shù)據(jù)，進而執(zhí)行相應(yīng)的動作。數(shù)據(jù)幀包括幀頭，功能碼和數(shù)據(jù)位。幀頭表示執(zhí)行的動作類型(讀/寫)；功能碼對應(yīng)動作對象的類型(讀寫的設(shè)備類型)；數(shù)據(jù)位包含多字節(jié)數(shù)據(jù)，控制不同的設(shè)備動作。
[0006]為解決RS485總線上數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)碰撞問題，采用載波偵聽多路復(fù)用技術(shù)(CSMA)。載波偵聽，指任何連接到總線的設(shè)備在欲發(fā)送幀前，必須對總線進行偵聽，當確認其空閑時，才可以發(fā)送數(shù)據(jù)幀；多路復(fù)用，指多個設(shè)備可以同時訪問總線，一個設(shè)備發(fā)送的幀也可以被多個設(shè)備接收。載波偵聽多路復(fù)用在發(fā)送數(shù)據(jù)時邊發(fā)邊檢查，一旦檢測到?jīng)_突，設(shè)備立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，有效減少沖突的發(fā)生，減低了誤碼率，提高了信道利用率。
[0007]DMX512數(shù)據(jù)協(xié)議是美國舞臺燈光協(xié)會(USITT)于1990年發(fā)布的一種燈光控制器與燈具設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴?。DMX512發(fā)送的信息包括2-513個字節(jié)，一個數(shù)據(jù)字節(jié)又和一個起始位和兩個結(jié)束位一起組成一個幀。第一個字節(jié)是起始字節(jié)，接下來的字節(jié)是傳送到控制設(shè)備上的數(shù)據(jù)?？刂茢?shù)據(jù)的第一個是回路I的，第二個字節(jié)給回路2，依次類推，直到最后在一根數(shù)據(jù)線傳給總共512回路。
[0008]本實用新型的有益效果是，在降低成本的同時，提高系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性和提高總線的利用率，實時性。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0010]圖1:載波偵聽方式I。
[0011]圖2:載波偵聽方式2。
[0012]圖3:本實用新型實施例1控制原理圖。
[0013]圖4:本實用新型實施例2控制原理圖。
[0014]圖中，1、CPU中央處理單元，2、D0，3、DI，4、A0，5、AI，6、磁保持繼電器，7、數(shù)字輸入模塊，8、模擬輸入模塊，9、模擬輸出模塊。
【具體實施方式】
[0015]圖1為數(shù)據(jù)發(fā)送時，為避免發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞所采取的載波偵聽的形式1，當主設(shè)備需要發(fā)送數(shù)據(jù)給從設(shè)備時，需先對總線偵聽一段時間，檢測總線上是否有數(shù)據(jù)傳輸(總線是否空閑)，若總線空閑，則直接發(fā)送數(shù)據(jù)給從設(shè)備；若總線上有數(shù)據(jù)傳輸(總線忙)，則間隔一段時間再偵聽，直至總線空閑時再發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0016]圖2為發(fā)送數(shù)據(jù)時，為避免發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞所采取的載波偵聽的形式2，若檢測總線時，超過一定時間無反饋則再次檢測查詢，直至確定總線空閑時再發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0017]圖3，為智能系統(tǒng)點位圖，CPU(中央處理單元)(I)通過RS485總線連接D0(2)，DI (3)，AO⑷，Al (5) ο CPU(中央處理單元)(I)下可擴展連接控制128個DO⑵，128個DI (3)，32個Al (5)和32個AO (4)(點位數(shù)量可根據(jù)要求定義)。其中CPU (中央處理單元)
(I)本身包含8個DO⑵(D00-D07)和8個DI (3) (D10-DI7)，故其還可擴展120個DO⑵(D08-D0127)，120 個 DI (3) (DI8-DI127)，32 個 AO(4)(A00-A031)，32 個 Al(5)(A10-AI31)。
[0018]圖4中，每個磁保持繼電器(6)包含8個DO (2)，每個數(shù)字輸入模塊(7)包括16個DI (3)，每個模擬輸入模塊(8)包括8個Al (5)，每個模擬輸出模塊(9)包括8個AO (4)。故一個CPU (中央處理單元)(I)下可通過RS485總線連接15個磁保持繼電器￠)，7個數(shù)字輸入模塊(7)，4個模擬輸入模塊(8)和4個模擬輸出模塊(9)，連接方式為手拉手的接法。
[0019]當CPU(中央處理單元)(I)需控制RS485總線上的各種點位時，先偵聽總線是否空閑，總線忙則繼續(xù)偵聽，空閑時可通過發(fā)送命令給RS485總線上的所有模塊，每個模塊都將收到控制命令，收到后通過解析，執(zhí)行相應(yīng)的動作。如當CPU(中央處理單元)(I)需寫DO (2)時，可通過發(fā)送AA 02 00 FF 00 OF PO FO 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00給益線上的所有磁保持繼電器(6)，發(fā)送的字節(jié)均為16進制。AA代表寫點位狀態(tài)，當為A5時，則是讀取模塊點位狀態(tài)；02代表寫的點位是D0(2)點，當為04時代表寫A0(4);其后的16個字節(jié)表示要寫的128個DO (2)狀態(tài)，根據(jù)二進制與十六進制的關(guān)系，一個字節(jié)表示8個DO (2)狀態(tài)，16字節(jié)則是128個DO⑵的狀態(tài)。當為I時，表示寫相應(yīng)的DO⑵為1，；當為O時，表示寫相應(yīng)的DO(2)為O。
[0020]如上00 FF 00 OF 00 FO 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00,第 I 個字節(jié)表示要寫的CPU(中央處理單元)(I)的8個D0(2)狀態(tài)，第2個字節(jié)表示要寫的第一個磁保持繼電器(6)的8個D0(2)狀態(tài)，依次類推，第16個字節(jié)表示要寫的第15個磁保持繼電器(6)的D0(2)狀態(tài)。每個磁保持繼電器(6)收到命令數(shù)據(jù)，將根據(jù)自身的點位定義對應(yīng)相應(yīng)的控制字節(jié)，從而執(zhí)行相應(yīng)的動作。
[0021]當CPU (中央處理單元)(I)要寫AO⑷的數(shù)據(jù)時，通過發(fā)送命令A(yù)A 04 XX XX XXXX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XXXX XX XX給RS485總線上的所有模擬輸出模塊(9)。04代表寫AO (4)，后面的32個XX代表要寫入的32個AO (4)值的大小，范圍在00-64 (16進制)，一個字節(jié)代表一個AO (4)。
[0022]DI (3)和Al (5)只可讀取，不可寫入。Al (5)狀態(tài)可主動上報，如A5 03 00 08 MDF03 CE 03 F4 03 E9 03 B4 03 EE 03 E4 03 DF 8F 8F0 A5 表示讀取點位狀態(tài)，03 表示讀取Al (5)，當為01時表示讀取DI (3)，為02時讀D0(2)，為04時讀取AO⑷；00 08表示讀取了 8 個 Al (5):03 DF 03 CE 03 F4 03 E9 03 B4 03 EE 03 E4 03 DF表示讀取的 8 個Al (5)狀態(tài)值。點位值在00 00-03FF之間。
[0023]DI (3)也可主動上報，當連接一個數(shù)字輸入模塊(7)時，上報A5 01 08 10 00 00268B，A5代表讀點位狀態(tài)，01表示讀取DI (3)，08表示DI (3)起始地址，從第9個DI (3)開始，10表示讀取了 16個DI (3)，00 00表示DI (3)狀態(tài)值，268B為校驗碼。
【主權(quán)項】
1.一種C4總線，設(shè)備間采用RS485總線硬件手拉手連接，數(shù)據(jù)間通訊協(xié)議采用類DMX512協(xié)議，其特征在于當總線上的一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，會將此幀數(shù)據(jù)發(fā)送給總線上所有的設(shè)備，其他設(shè)備通過串口總線接收數(shù)據(jù)，對所接受的數(shù)據(jù)幀進行解析，解析出對應(yīng)自己的控制數(shù)據(jù)，進而執(zhí)行相應(yīng)的動作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4總線，其特征是采用載波偵聽多路復(fù)用技術(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4總線，其特征是RS485總線采用帶隔離技術(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4總線，其特征是數(shù)據(jù)以廣播形式發(fā)送給總線上所有的設(shè)備。
【專利摘要】一種C4總線，它是結(jié)合了RS485總線和CAN總線的優(yōu)點，設(shè)備間采用RS485硬件線路，總線采用手拉手連接方式，協(xié)議采用類DMX512協(xié)議。當總線上的一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，會將此幀數(shù)據(jù)發(fā)送給總線上所有的設(shè)備。其他設(shè)備通過串口總線接收數(shù)據(jù)，對所接受的數(shù)據(jù)幀進行解析，解析出對應(yīng)自己的控制數(shù)據(jù)，進而執(zhí)行相應(yīng)的動作。在工業(yè)控制中，主控制單元CPU(中央處理單元)可通過廣播形式，將控制數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上，總線上的設(shè)備接收數(shù)據(jù)幀，解析出對應(yīng)的數(shù)據(jù)。節(jié)省原RS485需輪詢發(fā)送浪費的時間，節(jié)省硬件成本，也提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高總線的利用率和實時性。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204945691
【申請?zhí)枴緾N201520068689
【發(fā)明人】薛喬明, 陳煥煥, 婁方
【申請人】南京埃爾喬億自控設(shè)備有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年1月28日