rs-485总线的死锁检测与解除

1、RS-485 总线的死锁检测与解除作者：（广州）增城市电力局来源：单片机与系统应用摘要：针对 RS-485 接口收发电路的特点，RS-485 总线在 Polling 和CSMA/CD 通信方式中死锁检测和解除死锁的方法。该方法同样适用于 RS-422 接口。：RS-485 接口 死锁检测 死锁解除RS-485 总线传送距离远、速度快、能力强，是工业现场广泛应用的数字通信标准。RS- 485 总线是一种半双工通信标准，支持总线方式多点互连，使其成为集散控制系统和现场总线控制系统中采用最多的通信和组网方法。采用 RS-485 总线连接的多个站点，任一时刻只能有一个站点在“说”，其它站点只能处于“听

2、”状态。如果有多个 1个的站点在“说”，数据将在通信总线上碰撞，结果是处于接收状态的站点不能收到正确的数据。在 RS-485 总线通信网中，必须控制好每个站点的“听、说”状态，即收发状态，以保证地传输数据。、正确图 1 是最常见的 RS-485 接口。在 RS-485 总线通信系统中，挂在总线上的收发电路一般大于 2 个。使用图 1 所示接收电路，如果系统中的某一个站点死机或出了问题，可能使单片机的 P1.0 口恒为“1”。其发送器将长期占用通信总线，产生称为 RS-485 总线“死锁”的状态，其它所有站点的均无法使用通信总线进行通信，这将导致整个通信系统。为了说明方便，把 RS-485 总线

3、 A 线对地电压为称为 VA，B 线对地电压为称为 VB；VAVB 时的死锁称为“1”死锁，VAVB 时的死锁称为“0”死锁。如果 2 个站点失控，其中一个是“1”死锁，另一个是“0”死锁，而系统无法及时解除该死锁状态，不但各站点间无法正常通信而且会烧坏锁站点的 RS-485 接口，更大的故障。在 RS-485 总线通信系统中，通常设有个功能强、工作可靠的站点作为主站，其它的作为子站。主站除了完成它的相关工作任务外，通常它还负责管理挂在 RS-485 总线上的其它子站。程序跑飞是所有基于微处理器系统均需面对的普遍问题。在工业测控系统中，可靠、稳定地工作是第一位的。若同时赋予主站 RS-485

4、总线死锁检测与解除的软/硬件和在所有的子站中配置相关硬件，将可以有效解决由于子站程序跑飞而485 总线死锁问题。的 RS-一、RS-485 总线死锁检测1.查询方式的 RS-485 总线死锁检测RS-485 总线在发送数据时，允许同时接收刚发送的数据。RS-485 总线通信系统如果工作于查询方式，主站将不断地每隔一定时间轮询各个子部。只要轮询时间不太长，如轮询时间间隔1min，则只须开锁就可以满足 RS-485 总线死锁检测要求。主站在轮询过程中，若检测到以下两种情况，就可以初步判为 RS-485 死锁：（1）主站发送的数据与接收到的不相同；（2）在轮询某个子站时，无响应或响应的数据不正确（可

5、能是 RS-485 总线死锁或子站死机，也有可能孩子站已退出运行）。2.工作于 CSMA/CD 方式的 RS-485 总线死锁检测采用 CSMA/CD 通信方式的 RS-485 总线，主站一般不主动轮询每个子站。此方式下，主站可以采用图 2 所示硬件来检测 RS-485 总线的死锁状态。在 RS-485 总线空闲时，要求信号线 A 至少比信号线 B 高 0.2V 以上。只要使 RS-485 总线空闲时 0.2VVA-VB正常发送 2 字节时间，判为 RS-485 总线“1”死锁。（2）RXD 低电平持续时间正常发送 2 字节时间，判为 RS-485 总线“0”死锁。二、RS-485 总线死锁解

6、除RS-485 总线死锁往往是由于子站的微控制器程序跑飞，使得 RS-485 发送器的发送使能DE 恒为引起的。出现这种情况只需给相应的子站复位一下，让它重新执行初始化程序始可解决。在检测到 RS-485 总线死锁后，如果各子站的软/硬件无问题，可以采用复位程序跑飞的子站来解除死锁。以下介绍两类可以由主站自动复位子站的硬件电路。该电路适用于 RST引脚有效时复位的单片机，如国内广泛应用的 51 系列单片机。对于 RST 引脚低电平有效时复位的单片机则须将电路的逻辑取反。1.有选择性地复位死锁子站电路图 3 是具有选择性的复位死锁子站电路，是一种巧妙的解除通信总线死锁状态设计。它利用了 RS-4

7、85 总线死锁，则对应死锁子站的发送使能 DE 为“1”的特点，在子站中只用了少量的硬件开销（1 个与非门、1 个电阻和 1 只三极管），即实现了有选择性的复位死锁子站的电路。在正常工作时，主站的 P1.1 置为“0”，此时不管各个子站的 DE 为何状态，它们的与非门输出均为，三极管 T1 截止，RST 为低电平，不会复位任何子站。当检测到 RS-485 总线死锁时，主站只需将 P1.1 置为“1”，只有 DE 为“1”子站的与非门输出低电平，三极管 T1 导通，RST 为，相应的子站被复位。其它子站的与非门输出，不会被错误地复位。2.无选择性地复位所有子站电路图 4 是一个无选择性复位子站的

8、电路。它由主站的 P1.1 驱动，通过电缆引到各子站的外复位电路 T1 的基极。正常运行时，主站置 P1.1 为“1”，此时它不影响各子站原有的复位功能。当主站检测到 RS-485 总线死锁或复位各子站时，只须将 P1.1 置为“0”，所有挂在复位总线上的 T1 均导通，RST 输出，各子站均被无条件复位。结束语单片机的复位电路是对干扰较为敏感的电路。施加在单片机的复位电一个 ms 级的微小毛刺干扰，就会对单片机造成极为严重的影响。若毛刺干扰持续时间大于单片机要求最小的可靠复位时间，单片机被复位；否则单片机还末完成复位过程，复位信号就被撤消，其寄存器将处于不确定状态，令单片机的应用中，为了可靠

9、起见，一般不外引复位电路。在要文的应用中，需将复位电路外引，复位总线采用线以提高能力。本文介绍的 2 种远方复位电路，各有优缺点。具有选择性的复位电路优点是：有选择性地复位锁 RS-485 总线的子站，而不影响其它正常的子站，满足解除 RS-485 总线死锁的要求。缺点是：站程序跑飞但并没有使得 DE 恒为高电平时，RS-485 总线处于正常状态，主站可以和所有正常的子站通信，但主站对这个异常的子站为力。无选择性的复位电路优点是：主站可以复位任何类型的由于程序跑飞引起异常的子站，此外，在电路的实现上较有选择性的复位电路简单。缺点是：它的动作是无选择性的，不管子站是否异常，挂在复位总线上的所有子站均被无条件复位。RS-42