RS-485的多機通信方案探究

Modbus協(xié)議長(cháng)度根據用戶(hù)需求自己設定，地址碼標識終端地址，即和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)通信的從機地址。功能碼則是主機告訴從機要執行什么功能。數據碼長(cháng)度由用戶(hù)自己確定，最后根據前3個(gè)功能字段，生成兩個(gè)字節的CRC校驗碼，用來(lái)驗證前面的字段是否存在傳輸錯誤。
3．2 CRC生成算法
CRC算法分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，靜態(tài)的適合片內RAM非常有限的MCU，而動(dòng)態(tài)的適合RAM空間相對比較寬裕的MCU。CRC校驗碼生成步驟如下：
①初始化寄存器內容為0xffff。
②提取第一個(gè)字節數據和寄存器內容相異或。
③檢測最低有效位(LSB)，如果LSB為1，寄存器單獨和預置值異或；如果LSB為0，則不進(jìn)行任何操作，然后將結果向LSB方向移動(dòng)，最高有效位以0填充。
④重復第③步8次，直到最后一位(第8位)完成。
⑤提取下一個(gè)8位字節，重復步驟③、④的操作，等待所有字段都執行完，最終寄存器中的值就是所求的CRC校驗碼。
上述步驟中，如果預置值在整個(gè)過(guò)程中不變，則為靜態(tài)的CRC校驗；在動(dòng)態(tài)的CRC校驗中，存在一個(gè)動(dòng)態(tài)表，預置值每次都根據動(dòng)態(tài)表變化，所以準確性更高，而動(dòng)態(tài)表要開(kāi)辟一個(gè)較大的空間來(lái)存儲。所以，根據MCU的RAM大小決定使用動(dòng)態(tài)校驗還是靜態(tài)校驗。算法結束后，寄存器中存人的就是前N個(gè)字節的CRC校驗碼，運用該算法，不需要事先知道協(xié)議的整體長(cháng)度，最后都同樣生成兩個(gè)字節長(cháng)度的校驗碼，故可移植性好、通用性強。
3．3 自動(dòng)地址識別模式通信
自動(dòng)地址識別模式是RS-485經(jīng)典模式，通過(guò)設置Cortex-M054的狀態(tài)寄存器，可使UART工作在此模式下。節點(diǎn)在接收到地址字節時(shí)，判斷地址字節數據是否與UA_ALT_CSR[ADDR_MATCH]值相匹配，如果匹配，表示網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)要與此終端通信，故接收下面網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)發(fā)送的所有數據字節。同時(shí)，地址字節和數據字節都會(huì )被存入UART的FIFO中，否則忽略所有字節，既不產(chǎn)生中斷，也不存入FIFO，直到匹配。
串口通信中由起始位、數據位、奇偶校驗位、停止位4部分組成。當奇偶校驗位為0時(shí)，表示傳輸的是數據字節；當它為1時(shí)，表示傳輸的是地址字節。Cortex—M054的UA_ALT_CSR是一個(gè)32位的寄存器，其ADDR_MATCH用8位來(lái)表示，故自動(dòng)地址識別模式最大從機數只支持256個(gè)節點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是：由于RS-485所有從機掛載在一根總線(xiàn)上，故網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)發(fā)送數據時(shí)，只有地址與自己匹配的節點(diǎn)才會(huì )響應，其他節點(diǎn)可以正常執行自己原先的任務(wù)而不被打擾，系統整體效率高。缺點(diǎn)是從機只能被主機輪詢(xún)時(shí)才能發(fā)送信息，不能主動(dòng)和主機通信；一個(gè)總線(xiàn)上只能掛載256個(gè)節點(diǎn)。
3．4 普通模式通信
普通模式可以配置為接收所有數據，也可以選擇性地忽略數據，直到接收到地址字節。為了更加靈活地利用協(xié)議通信，將其設置為接收所有數據，即只要網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)向總線(xiàn)發(fā)送數據，那么總線(xiàn)上的所有節點(diǎn)都會(huì )收到數據，再根據協(xié)議解析內容執行相應的動(dòng)作，接地流程圖如圖4所示。

Cortex—M054內部有4 KB的Data Flash給用戶(hù)存儲數據，故將節點(diǎn)的地址存入Flash中。當系統上電復位后，先從Flash中讀出節點(diǎn)的地址，存入全局變量address中。當收到數據包之后，進(jìn)行CRC校驗，如果正確就接收，再根據協(xié)議解析地址地段，其值與address比較，以此判定此包是否屬于自己。
自動(dòng)地址識別模式是由芯片自動(dòng)篩選地址，而此處需要軟件判斷。因此，地址長(cháng)度可以由用戶(hù)自己設定。