單片機多機通信網(wǎng)絡(luò)改進及數(shù)據(jù)通信容錯技術(shù)

作者：時間：2012-10-16 來源：網(wǎng)絡(luò)

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半雙工通信:采用一對平衡差分信號線,R 為TTL/CMOS 接收端;RE 為其使能端,低電平有效. D 為TTL/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,RS485 通過它來接收和發(fā)送信號. 每個端口的RS485 收發(fā)器的接收使能端接低電平,保證端RS485 總線上的數(shù)據(jù)都能通過RS485 的接收驅(qū)動器,送到每個終端的微處理器的串行輸入口;RS485 收發(fā)器的發(fā)送使能端由每個終端的并行口控制,每個終端在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時,才使發(fā)送使能拉高,將數(shù)據(jù)通過RS485 的發(fā)送驅(qū)動器,送到RS485總線上,如圖4 所示.
單片機多機通信網(wǎng)絡(luò)改進及數(shù)據(jù)通信容錯技術(shù)

單片機多機通信網(wǎng)絡(luò)改進及數(shù)據(jù)通信容錯技術(shù)

圖4 　基于RS - 485 總線的單片機多機通信原理圖
　RS485 實現(xiàn)全雙工通信:采用兩對平衡差分信號線, R 為TTL/CMOS 接收端;RE為其使能端,低電平有效. D 為TTL/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,RS485 通過它來接收和發(fā)送信號. 總線采用RS - 485 模式,用MAX88 完成收發(fā)功能. 如距離較遠時,在中途進行接收并放大.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)改進及數(shù)據(jù)通信容錯技術(shù)

圖5 　基于RS - 485 總線的單片機多機通信原理圖
多機競爭總線的問題:在通信系統(tǒng)中,有多個單片機同時要求通信時,就出現(xiàn)多主爭用總線問題. 解決的方法:
1) 通信過程中,設(shè)有啟始和結(jié)束標志符,如果通信正在進行,除正在通信的結(jié)點外,其它所有的結(jié)點置為從機狀態(tài);
2) 在測量總線是空狀態(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)從機過程中,五次不成,就退出本次通信. 避免無效通信占用過長的時間,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(tǒng)中,利用單片機的串行口,可實現(xiàn)單機對單機的通信、或者實現(xiàn)一個主機與多臺從機的通信,利用MODEN 實現(xiàn)遠距離的信息傳輸. 基于RS485 總線可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化自由通信. 但單片機多用在工業(yè)控制現(xiàn)場,其通信受到各種各樣的干擾信號的干擾,由于單片機的內(nèi)存及操作系統(tǒng)不允許裝載復雜的通信容錯程序. 針對單片機通信的特點,介紹一種簡單可行的差錯糾錯的編碼方法:
單片機串行通信以8 位數(shù)據(jù)或九位,一個啟始位,一個停止位的通信模型. 通信數(shù)據(jù)量不會太大等特點. 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(shù)據(jù),3 位是冗余校驗碼. 設(shè)D3 D2 D1 D0 是4 位有效數(shù)據(jù), 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,傳送沒有錯. 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(shù)據(jù)前,先按漢明編碼格式,把要發(fā)送的數(shù)據(jù)變成漢明碼,即8 位編碼中,有4 位數(shù)據(jù). 所以一個字節(jié)有效數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)后,對數(shù)據(jù)進行差錯和糾錯. 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(jié)點進行改進,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(shù)據(jù)通信具有容錯功能,提高單片機通信數(shù)據(jù)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(jié)點.