專利名稱：一種便于擴(kuò)展的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法
一種便于擴(kuò)展的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn) 場(chǎng)總線通訊方法，具體涉及一種便于擴(kuò)展的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法。背景技術(shù)：
目前世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場(chǎng)總線，如法國(guó)的FIP，英國(guó)的ERA，德國(guó)西 門子公司 Siemens 的 ProfiBus，挪威的 FINT，Echelon 公司的 LONWorks，PhenixContact 公司的 InterBus，RoberBosch 公司的 CAN，Rosemounr 公司的 HART，CarloGarazzi 公司的 Dupline，丹麥 ProcessData 公司的 P_net，PeterHans 公司的 F_Mux，以及 ASI (ActraturSensorInterface), MODBus, SDS, Arcnet,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 FF FieldBusFoundation，WorldFIP, BitBus,美國(guó)的 DeviceNet 與 ControlNet 等等。這 些現(xiàn)場(chǎng)總線大都用于過程自動(dòng)化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航天、農(nóng)業(yè) 和樓宇等領(lǐng)域，大概不到十種的總線占有80%左右的市場(chǎng)。每種總線大都有其應(yīng)用的領(lǐng)域，比如FF、PROFIBUS-PA適用于石油、化工、 醫(yī)藥、冶金等行業(yè)的過程控制領(lǐng)域；LonWrks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet適用于樓 宇、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域；DeviceNet、PROFIBUS-DP適用于加工制造業(yè)，而這些劃
分也不是絕對(duì)的，每種現(xiàn)場(chǎng)總線都力圖將其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，彼此滲透。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，要求也千變?nèi)f化，使用一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也 很難滿足所有行業(yè)的技術(shù)要求；現(xiàn)場(chǎng)總線不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們將會(huì)面對(duì)一個(gè)多種總 線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)世界。技術(shù)發(fā)展很大程度上受到市場(chǎng)規(guī)律、商業(yè)利益的制約；技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不僅是一個(gè)技術(shù)規(guī)范，也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。本發(fā)明是基于雙絞線的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，成功借鑒了以太網(wǎng)沖突檢測(cè)的方 法，因而也就繼承了其易于擴(kuò)展，方便組網(wǎng)的特點(diǎn)；同時(shí)其接受緩沖小，占用資源少， 成本低，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可應(yīng)用于樓宇控制，演播室控制，家庭智能控制等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提供一種易于擴(kuò)展，方便組網(wǎng)；同時(shí)其接受緩沖小，占用資 源少，成本低，易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法。本發(fā)明可應(yīng)用于樓宇控制，演播室控制， 家庭智能控制等領(lǐng)域。所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法發(fā)送數(shù)據(jù)幀包括以下步驟發(fā)送數(shù)據(jù)幀前先判別現(xiàn)場(chǎng) 總線是否空閑；如果現(xiàn)場(chǎng)總線不空閑繼續(xù)偵聽，如果空閑發(fā)送數(shù)據(jù)幀；每發(fā)送一個(gè)數(shù) 據(jù)，判別是否和現(xiàn)場(chǎng)總線上的數(shù)據(jù)相同；如果不相同發(fā)送干擾數(shù)據(jù)，重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀， 直到一次將數(shù)據(jù)幀全部發(fā)送結(jié)束。所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀前判別現(xiàn)場(chǎng)總線是否空閑是執(zhí)行以下步驟都到的讀入初始化 數(shù)據(jù)；延時(shí)一段時(shí)間；初始化數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)比較，不相同重新偵聽，相同偵聽結(jié)束。所述的發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)判別現(xiàn)場(chǎng)總線是否空閑是執(zhí)行以下步驟都到的讀入接受 到的數(shù)據(jù)；將接受到的數(shù)據(jù)和發(fā)送出去的數(shù)據(jù)相比較；相同發(fā)送下一擱數(shù)據(jù)，不同采取干擾排除機(jī)制，重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀。所述的干擾排除機(jī)制采取下列機(jī)制為了防止沖突的再次發(fā)生，檢測(cè)到?jīng)_突的 所有發(fā)送終端采用以下公式，延時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)T= τ X 2"以上的公式中T 為要延時(shí)的時(shí)間；τ 為時(shí)間因子；η為該終端檢測(cè)到的沖突次數(shù)。所述的數(shù)據(jù)幀至少包括以下信息幀起始，地址域，幀長(zhǎng)度，信息域；幀起 始為唯一標(biāo)識(shí)，表明一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開始；地址域表明設(shè)備號(hào)，與設(shè)備一致而且對(duì) 應(yīng)；幀長(zhǎng)度表明數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度；信息域表明發(fā)送的具體信息。所述的現(xiàn)場(chǎng)通訊方 法接受數(shù)據(jù)幀包括以下步驟接受一個(gè)數(shù)據(jù)，存入固定緩沖；判別是否幀起始，如是存 入接受緩沖區(qū)，并將接受數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器復(fù)位，跳出；判別是否幀長(zhǎng)度，如是存入接受緩沖 區(qū)，并將接受長(zhǎng)度數(shù)據(jù)置位，跳出；根據(jù)接受長(zhǎng)度數(shù)據(jù)判別數(shù)據(jù)幀是否接受結(jié)束，如是 置數(shù)據(jù)幀標(biāo)志，表明受到完整的數(shù)據(jù)幀；其他，將接受數(shù)據(jù)存入緩沖，跳出。所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，發(fā)送數(shù)據(jù)幀和接受數(shù)據(jù)幀協(xié)同一起工作。


圖1是所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)物理層結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖。圖3是發(fā)送數(shù)據(jù)前偵聽程序流程圖。圖4是邊發(fā)送邊偵聽程序流程。圖5是數(shù)據(jù)幀格式圖。圖6是接受數(shù)據(jù)流程圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式用RS485總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的現(xiàn)場(chǎng)總線物理層結(jié)構(gòu)示意圖。 主要由101雙絞線RS485總線，若干102的RS485收發(fā)器，103執(zhí)行總線通訊方法的微處 理器構(gòu)成。圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式所述總線通訊方法發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖。該流程開始于步 驟201。然后，步驟202發(fā)送數(shù)據(jù)幀前先判別現(xiàn)場(chǎng)總線是否空閑。步驟203發(fā)送初始 化，對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀和相關(guān)變量初始化。步驟204發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)。步驟205判別數(shù)據(jù) 是否成功發(fā)送。如果沒有成功發(fā)送，執(zhí)行步驟206，執(zhí)行干擾排除機(jī)制，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟 203。步驟207，判別數(shù)據(jù)幀是否發(fā)送完備，如果沒有跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟204。本流程結(jié)束于 步驟208。圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式發(fā)送數(shù)據(jù)前偵聽程序流程圖。該流程開始于步驟301。 然后，步驟302讀入接受緩沖中的數(shù)據(jù)。步驟303延時(shí)200微妙。步驟304讀入接受緩 沖中的數(shù)據(jù)并和步驟302中讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果不同跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟302。本流程結(jié) 束于步驟305?？梢跃嶤代碼如下
void BE—SEND(void) {
unsigned char data i=0; do{
i=RS_BF; YS200US();
}while(i!=RS_BF);
}圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式邊發(fā)送邊偵聽程序流程。該流程開始于步驟401。然 后，步驟402讀入接受緩沖中的數(shù)據(jù)。步驟403將步驟402中讀入的數(shù)據(jù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn) 行比較，如果不同執(zhí)行步驟404發(fā)送干擾數(shù)據(jù)，加重沖突，為了防止沖突的再次發(fā)生， 檢測(cè)到?jīng)_突的所有發(fā)送終端必須采用以下公式，延時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。T= τ X 2"以上的公式中T 為要延時(shí)的時(shí)間；τ 為時(shí)間因子；η為該終端檢測(cè)到的沖突次數(shù)。本流程結(jié)束于步驟405。可以編C代碼如下
unsigned char RE_START(unsigned char RE_data){ unsigned char data i,j,l,m;
if(RE_data!=RS_BF){ j=Oxaa; RS_TXD(j);
}
}
圖5是本發(fā)明一實(shí)施方式數(shù)據(jù)幀格式圖。包括501幀起始為唯一標(biāo)識(shí)，表明 一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開始。502地址域表明設(shè)備號(hào)，與設(shè)備一致而且對(duì)應(yīng)。503幀長(zhǎng)度表 明數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度。504信息域表明發(fā)送的具體信息，可以根據(jù)需求自行安排。圖6是本發(fā)明一實(shí)施方式所述總線通訊方法發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖。該流程開始于步 驟601。然后，步驟602接受一個(gè)數(shù)據(jù)，存入固定緩沖。步驟603判別是否幀起始，如 是存入接受緩沖區(qū)，并將接受數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器復(fù)位，跳出。步驟604判別是否幀長(zhǎng)度，如是 存入接受緩沖區(qū)，并將接受長(zhǎng)度數(shù)據(jù)置位，跳出。步驟605根據(jù)接受長(zhǎng)度數(shù)據(jù)判別數(shù)據(jù) 幀是否接受結(jié)束，如是置數(shù)據(jù)幀標(biāo)志，表明受到完整的數(shù)據(jù)幀。步驟606其他，將接受 數(shù)據(jù)存入緩沖，跳出。本流程結(jié)束于步驟607。所有的 數(shù)據(jù)幀一般由控制終端根據(jù)操作者的要求發(fā)出，受控終端根據(jù)自己的實(shí) 際狀態(tài)生成回應(yīng)的數(shù)據(jù)幀；控制終端根據(jù)受控終端的回應(yīng)，把當(dāng)前的狀態(tài)反饋給用戶。 也可根據(jù)需要規(guī)定受控終端在其受控器件的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)幀給控制終端； 控制終端立即警告操作者，受控器件狀態(tài)改變。一般規(guī)定數(shù)據(jù)幀中的控制域的值表明該 數(shù)據(jù)幀的功能，應(yīng)用程序只要判斷控制域的值，調(diào)用不同的處理程序處理接受緩沖中的 數(shù)據(jù)即可。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種便于擴(kuò)展的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于發(fā)送數(shù)據(jù)幀包括以下步驟 發(fā)送數(shù)據(jù)幀前先判別現(xiàn)場(chǎng)總線是否空閑；如果現(xiàn)場(chǎng)總線不空閑繼續(xù)判別，如果空閑發(fā)送數(shù)據(jù)幀； 每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，幀聽是否和現(xiàn)場(chǎng)總線上的數(shù)據(jù)相同；如果不相同發(fā)送干擾數(shù)據(jù)，重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀，直到一次將數(shù)據(jù)幀全部發(fā)送結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于發(fā)送數(shù)據(jù)幀前判別現(xiàn)場(chǎng)總線是 否空閑是執(zhí)行以下步驟都到的讀入初始化數(shù)據(jù)； 延時(shí)一段時(shí)間；初始化數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)比較，不相同重新偵聽，相同偵聽結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)判別現(xiàn)場(chǎng)總線是 否空閑是執(zhí)行以下步驟都到的讀入接受到的數(shù)據(jù)；將接受到的數(shù)據(jù)和發(fā)送出去的數(shù)據(jù)相比較； 相同發(fā)送下一擱數(shù)據(jù)，不同采取干擾排除機(jī)制，重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于，所述的干擾排除機(jī)制采取 下列機(jī)制為了防止沖突的再次發(fā)生，檢測(cè)到?jīng)_突的所有發(fā)送終端采用以下公式，延時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)T= t X2n以上的公式中T 為要延時(shí)的時(shí)間； τ為時(shí)間因子； η為該終端檢測(cè)到的沖突次數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)幀至少包括以 下信息幀起始，地址域，幀長(zhǎng)度，信息域；幀起始為唯一標(biāo)識(shí)，表明一個(gè)數(shù)據(jù)幀的 開始；地址域表明設(shè)備號(hào)，與設(shè)備一致而且對(duì)應(yīng)；幀長(zhǎng)度表明數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度；信息 域表明發(fā)送的具體信息。
6.一種便于擴(kuò)展的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于接受數(shù)據(jù)幀包括以下步驟 接受一個(gè)數(shù)據(jù)，存入固定緩沖；判別是否幀起始，如是存入接受緩沖區(qū)，并將接受數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器復(fù)位，跳出； 判別是否幀長(zhǎng)度，如是存入接受緩沖區(qū)，并將接受長(zhǎng)度數(shù)據(jù)置位，跳出； 根據(jù)接受長(zhǎng)度數(shù)據(jù)判別數(shù)據(jù)幀是否接受結(jié)束，如是置數(shù)據(jù)幀標(biāo)志，表明受到完整的 數(shù)據(jù)幀；其他，將接受數(shù)據(jù)存入緩沖，跳出。
7.一種便于擴(kuò)展的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法，其特征在于發(fā)送數(shù)據(jù)幀和接受數(shù)據(jù)幀協(xié)同一 起工作。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，提供一種易于擴(kuò)展，方便組網(wǎng)；同時(shí)其接受緩沖小，占用資源少，成本低，易于實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法。本發(fā)明可應(yīng)用于樓宇控制，演播室控制，家庭智能控制等領(lǐng)域。所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方法發(fā)送數(shù)據(jù)幀包括以下步驟發(fā)送數(shù)據(jù)幀前先判別現(xiàn)場(chǎng)總線是否空閑；如果現(xiàn)場(chǎng)總線不空閑繼續(xù)偵聽，如果空閑發(fā)送數(shù)據(jù)幀；每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，判別是否和現(xiàn)場(chǎng)總線上的數(shù)據(jù)相同；如果不相同發(fā)送干擾數(shù)據(jù)，重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀，直到一次將數(shù)據(jù)幀全部發(fā)送結(jié)束。
文檔編號(hào)H04L12/413GK102025579SQ200910196020
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者沈紅星, 董亮 申請(qǐng)人:沈紅星, 董亮