基于RS-485總線(xiàn)的可擴展局域網(wǎng)絡(luò )的研究

這2個(gè)背靠背的節點(diǎn)模塊又是子網(wǎng)之間的中繼站。同時(shí)還規定00H子網(wǎng)的00H節點(diǎn)，即地址為00000000?00000000的節點(diǎn)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的最高管理者。局域網(wǎng)絡(luò )宜采用拓撲結構，以提高網(wǎng)絡(luò )運行效率，而鏈式結構可增加網(wǎng)絡(luò )的通信距離。RS-485總線(xiàn)構成的局域網(wǎng)絡(luò )結構示意圖如圖3所示（以00H、01H2個(gè)子網(wǎng)為例）。

3節點(diǎn)模塊的設計

該局域網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵是節點(diǎn)模塊的設計。這也是本局域網(wǎng)絡(luò )的特色所在，其中軟件設計至關(guān)重要。節點(diǎn)模塊主要完成網(wǎng)絡(luò )的管理和通信。為了使模塊具有通用性，所有節點(diǎn)模塊具有相同的結構和軟件，只要按照網(wǎng)絡(luò )協(xié)議選擇好正確的地址，任一模塊都可相互替換。網(wǎng)絡(luò )中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器，任意一個(gè)節點(diǎn)模塊都具有服務(wù)器的功能。哪個(gè)節點(diǎn)模塊充當服務(wù)器是由其自身的地址決定的，因此節點(diǎn)模塊軟件應該具有自動(dòng)識別地址的功能，以確定自己在網(wǎng)絡(luò )中的位置和角色。例如，當檢測到自身的地址是00001010?×0000000時(shí)，就知道自己是0AH子網(wǎng)中的OOH節點(diǎn)，并且是該子網(wǎng)中的管理者；當檢測到自身地址是00000000?×0000000時(shí)，就知道自己是整個(gè)局域網(wǎng)絡(luò )的最高管理者。節點(diǎn)模塊地址可由用戶(hù)自行設定。

為了實(shí)現即插即用功能，最高管理者必須定時(shí)向整個(gè)網(wǎng)絡(luò )廣播，以便收集網(wǎng)絡(luò )的運行情況（如是否有新節點(diǎn)加入，是否有節點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò )上退出等）并形成網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)注冊表，根據實(shí)際情況實(shí)時(shí)刷新。任何節點(diǎn)都可以向最高管理者取得該注冊表，以便管理人員從任一節點(diǎn)上獲得網(wǎng)絡(luò )運行狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò )空閑時(shí)，最高管理者不斷地向整個(gè)網(wǎng)絡(luò )發(fā)出詢(xún)問(wèn)，監視是否有數據通信要求。子網(wǎng)內部的數據通信由該子網(wǎng)的管理者（節點(diǎn)地址為00H）協(xié)調，只有跨子網(wǎng)傳輸數據時(shí)，最高管理者（子網(wǎng)地址為00H，節點(diǎn)地址也是00H）才會(huì )干預。節點(diǎn)模塊中有8KB的SRAM作為數據緩沖區，另外有2KB的E2PROM用于保存注冊表等信息。單片機的串行通信口既要完成RS-485總線(xiàn)的通信，又要完成由RS-232總線(xiàn)到設備的通信，所以必須有通信口切換功能。平時(shí)單片機的串行通信口總是與RS-485總線(xiàn)相連，只有當設備需要傳輸數據時(shí)才切換到RS-232總線(xiàn)，所以系統還必須有對設備通信請求的檢測功能。限于篇幅，軟件具體編程在此不作敘述。節點(diǎn)模塊的結構如圖4所示。

4總結

理論上該局域網(wǎng)絡(luò )對節點(diǎn)的擴展沒(méi)有限制，但考慮到RS-485總線(xiàn)通信速度的限制，因此網(wǎng)絡(luò )規模不宜過(guò)大。由前面的結構分析可知，網(wǎng)絡(luò )的可靠性取決于子網(wǎng)。由于各子網(wǎng)間不會(huì )產(chǎn)生串擾，因此網(wǎng)絡(luò )的可靠性不會(huì )隨網(wǎng)絡(luò )的規模擴大而降低。這是一個(gè)通用的局域網(wǎng)絡(luò )，適合任何需要RS-485總線(xiàn)通信的場(chǎng)合，因此實(shí)用性非常強。