單片機多機通信網(wǎng)絡(luò )改進(jìn)及數據通信容錯技術(shù)

作者：時(shí)間：2012-10-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對面交流
  海量資料庫查詢(xún)

半雙工通信:采用一對平衡差分信號線(xiàn),R 為T(mén)TL/CMOS 接收端;RE 為其使能端,低電平有效. D 為T(mén)TL/CMOS 的發(fā)送端,DE為其使能端,高電平有效. A 、B 為一對平衡線(xiàn),RS485 通過(guò)它來(lái)接收和發(fā)送信號. 每個(gè)端口的RS485 收發(fā)器的接收使能端接低電平,保證端RS485 總線(xiàn)上的數據都能通過(guò)RS485 的接收驅動(dòng)器,送到每個(gè)終端的微處理器的串行輸入口;RS485 收發(fā)器的發(fā)送使能端由每個(gè)終端的并行口控制,每個(gè)終端在需要發(fā)送數據時(shí),才使發(fā)送使能拉高,將數據通過(guò)RS485 的發(fā)送驅動(dòng)器,送到RS485總線(xiàn)上,如圖4 所示.
單片機多機通信網(wǎng)絡(luò )改進(jìn)及數據通信容錯技術(shù)

單片機多機通信網(wǎng)絡(luò )改進(jìn)及數據通信容錯技術(shù)

圖4 　基于RS - 485 總線(xiàn)的單片機多機通信原理圖
　RS485 實(shí)現全雙工通信:采用兩對平衡差分信號線(xiàn), R 為T(mén)TL/CMOS 接收端;RE為其使能端,低電平有效. D 為T(mén)TL/CMOS的發(fā)送端,DE 為其使能端,高電平有效. A 、B 為一對平衡線(xiàn),RS485 通過(guò)它來(lái)接收和發(fā)送信號. 總線(xiàn)采用RS - 485 模式,用MAX88 完成收發(fā)功能. 如距離較遠時(shí),在中途進(jìn)行接收并放大.多機通信網(wǎng)絡(luò )電路如圖5 所示.
單片機多機通信網(wǎng)絡(luò )改進(jìn)及數據通信容錯技術(shù)

圖5 　基于RS - 485 總線(xiàn)的單片機多機通信原理圖
多機競爭總線(xiàn)的問(wèn)題:在通信系統中,有多個(gè)單片機同時(shí)要求通信時(shí),就出現多主爭用總線(xiàn)問(wèn)題. 解決的方法:
1) 通信過(guò)程中,設有啟始和結束標志符,如果通信正在進(jìn)行,除正在通信的結點(diǎn)外,其它所有的結點(diǎn)置為從機狀態(tài);
2) 在測量總線(xiàn)是空狀態(tài)之后,才允許請求通信的機器由從機狀態(tài)升為主機狀態(tài);
3) 聯(lián)絡(luò )從機過(guò)程中,五次不成,就退出本次通信. 避免無(wú)效通信占用過(guò)長(cháng)的時(shí)間,影響通信質(zhì)量.

3 　容錯技術(shù)
在單片機組成的嵌入式控制系統中,利用單片機的串行口,可實(shí)現單機對單機的通信、或者實(shí)現一個(gè)主機與多臺從機的通信,利用MODEN 實(shí)現遠距離的信息傳輸. 基于RS485 總線(xiàn)可實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化自由通信. 但單片機多用在工業(yè)控制現場(chǎng),其通信受到各種各樣的干擾信號的干擾,由于單片機的內存及操作系統不允許裝載復雜的通信容錯程序. 針對單片機通信的特點(diǎn),介紹一種簡(jiǎn)單可行的差錯糾錯的編碼方法:
單片機串行通信以8 位數據或九位,一個(gè)啟始位,一個(gè)停止位的通信模型. 通信數據量不會(huì )太大等特點(diǎn). 采用混合糾錯檢錯的方法. 首先采用Hamming(7 ,4) 模型編碼. 即在7 位編碼中,其中4 位是有效數據,3 位是冗余校驗碼. 設D3 D2 D1 D0 是4 位有效數據, P2 P1 P0 是3 位校驗碼,將D3 D2 D1 D0 分成三組, P2 , P1 , P0 分別是3 組的校驗位, G2 G1 G0 為檢錯信息,當G2 G1 G0 = 000時(shí),傳送沒(méi)有錯. G2 G1 G0 的值就指明7 位編碼中第i 位傳錯,對該位求反,即可完成糾錯. (7 ,4) 校驗碼的格式,見(jiàn)表1 :
D3 D2 D1 P2 D0 P1 P0 . 7 位(7 ,4) D3 D2 D1 P2 D0 P1 P0 校驗碼分成三組:
第一組:檢錯信息G0 ,含有: D3 、D1 、D0 、P0 ,其中: P0 = D3⊕D1⊕D0 , G0 = P0⊕D3⊕D1⊕D0 .
第二組:檢錯信息G1 ,含有: D3 、D2 、D0 、P1 ,其中: P1 = D3⊕D2⊕D0 , G1 = P1⊕D3⊕D2⊕D0 .
第三組:檢錯信息G2 ,含有: D3 、D2 、D1 、P2 ,其中: P2 = D3⊕D2⊕D1 , G2 = P2⊕D3⊕D2⊕D1 .
　單片機在發(fā)送數據前,先按漢明編碼格式,把要發(fā)送的數據變成漢明碼,即8 位編碼中,有4 位數據. 所以一個(gè)字節有效數據分成低4 位、高4 位,然后編成漢明碼后,發(fā)送到縮機. 接收機收到數據后,對數據進(jìn)行差錯和糾錯. 即首先計算出G2 G1 G0 檢錯信息字的值,由信息檢錯字知道那一位出錯,對該位求反,即可完全糾錯. 錯位與信息字G2 G1 G0 的關(guān)系見(jiàn)表2.

表1
B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
	D3	D2	D1	P2	D0	P1	P0

表2 　糾錯信息
G2 G1 G0	出錯位	求反糾錯
000	正確
001	P0	-P0
010	P1	-P1
011	D0	-D0
100	P2	-P2
101	D1	-D1
110	D2	-D2
111	D3	-D3

漢明校驗碼可以查出信息中的一位錯,并能知道是那位錯,可以糾正. 如果兩位出錯,僅靠漢明碼不能進(jìn)行差錯和糾錯. 利用第八位作為奇偶驗位,可以查出兩位錯,但不能糾錯.
對單片機通信結點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn),適合快速通信的RS - 485 網(wǎng)絡(luò )技術(shù). 并用漢明校驗碼使單片機數據通信具有容錯功能,提高單片機通信數據傳輸速率,減少誤碼率. 使單片機有望成為各種網(wǎng)絡(luò )的普通的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn).