基于协议的提高RS 485总线实时性的设计方案

目前已有的一些研究采用硬件改造和CSMA/CD的方法使系统具有多主结构，从而提高实时性，但是实现较为复杂。提出一种基于协议的提高RS 485总线实时性的设计方案，该方案不需要修改硬件，不需要额外资源，只需要进行简单的程序修改。实验结果表明该方案能有效提高系统的实时性。

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RS 485 总线具有结构简单、成本低廉、通信速率高、传输距离远等诸多优点，因而被广泛应用于工厂自动化、工业控制、安全监控等领域。RS 485一般采用半双工的通信方式，即在整个网络中任一时刻只能有一个节点处于发送状态并向总线发送数据，如果有两个或两个以上节点同时向总线发送数据，将会导致所有发送的数据发送失败，即所谓的总线冲突。

为了避免总线冲突，整个RS 485 通信系统一般由一个主节点、多个从节点组成。数据通信一般采用主节点轮询各个从节点的方式。各个从节点有自己的通信地址，只有主节点轮询帧中的地址信息与自己的地址相同时，此从节点才会进行应答，其他从节点则忽略此帧，不做任何处理。这种传统的主从调度方式虽然不会引起总线冲突，但是也存在着一些局限性。从节点需要发送数据必须等到主节点轮询到自身，系统的通信效率较低，总线的利用率也较低。每个从节点在一个轮询周期中只有一次发送数据的机会，有实时性要求的信息得不到及时发送，系统的实时性较差。

为了提高RS 485 通信系统的实时性，目前国内外已进行了一些研究工作，大多采用对RS 485 进行软硬件改造使其具有多主结构的方法，使得从节点能够随机发送数据。提出的实现方法是将RS 485接口芯片的数据接收引脚通过一反相器接到CPU的外部中断引脚，用触发中断的方式判断总线上是否有数据传输，同时结合定时器中断判断总线是否空闲;如果总线空闲就获得总线控制权发送数据，然后用监听自己发送数据的方法判断是否发生总线冲突，如果发生冲突，则随机延时一段时间，再重新侦听发送。的方法也与之类似。这些方法一般需要额外的硬件资源，需要对原设备进行硬件改造;方法中提到的碰撞处理一般都采用CSMA/CD的随机退避算法，实现较为复杂，而且时间不可预计，不能保证实时性要求。