[发明专利]重复中断方式485方向控制方法

说明书

技术领域

本发明属于工业控制和电力系统自动化技术领域，涉及一种重复中断方式RTS/485方向控制方法。

背景技术

随着电力系统自动化技术的不断发展, 变配电所内智能设备的大量使用，智能设备及系统间的数据交换显得越来越重要，因此连接和管理各设备及系统间的数据通信接口成了电力系统自动化系统的不可缺少的重要设备。

RS-485串行接口是工业控制和电力系统自动化领域常用的低速长距离通信接口。

RS-485是从RS-232、RS-422基础上发展而来的。RS485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构，在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

RS-485 有2 根信号线：发送和接收都是A 和B，采用差分电平方式传输且允许在一条通讯总线上挂接多个节点。由于RS-485 的收与发是共用两根线，必然要求各个节点能够独立地控制总线驱动器关断或打开保证不会影响到其它节点的正常通讯，所以对于总线上的单个节点来说不能够同时收和发，必须精确的控制总线芯片的收发使能信号，切换收发方向。

对于总线型的485总线，485控制芯片的收发方向控制是一个需要解决的基本问题。目前，485收发方向控制的主要方法有RTS信号延时控制、TX/DI信号反相后直接控制、专用硬件控制、485总线收发芯片自动方向控制等。其中，通过RTS信号延时控制485的收发方向是基于PC机的485接口设备的通行做法，传统设计中产用的系统定时器控制，在发送空中断到来时，设定一个字节时间的定时器，在定时器时间到后，收回RTS信号。但类似Windows这样的非实时操作系统，其内核时钟的最高分辨率就是1ms，定时器的精度在1-2ms之间，在9600波特率时，1个字节时间约为1ms，实测定时器会导致MAX485的发送驱动器多打开1个字节以上的时间，在高速485终端间通信时会产生问题。由于操作系统的时钟分辨率限制，延时控制的精度较低，在中高速度485通信时不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决既有设计中，高速485通信时，485控制芯片的收发方向精确控制问题，提出了一种新的控制方法。

本发明的技术方案为：

1：采用16C550兼容UART芯片

大量成熟的设计中采用了16C550兼容UART芯片，如ST16C554。具有以下特点：工业级，5V或3.3V供电，16字节的接受和发送FIFO，支持最高1.5Mbps速率。16C550兼容的寄存器集，4路独立UART通道，支持MODEM控制。

2：采用MAX485总线收发芯片。

3：采用FIFO中断方式发送。

每次发送最多可以向16C554写入16个字节，接收时，根据设定，在连续接收1、2、4或14个字节时产生中断，或者在接收的字节流停止约5个字节时间后产生中断。

4：采用RTS信号反相后使能485发送，实现485收发方向控制。

每路UART具有独立的RTS、DTR等MODEM控制管脚，其中RTS管脚反相后常用于485收发方向控制。在每一帧串口数据发送前使能RTS，进而打开MAX485芯片的发送驱动器。接着开始发送过程。在发送结束后收回RTS信号，关闭MAX485芯片的发送驱动器，MAX485进入接收状态。

5：在发送空中断到来时，重复使能发送空中断，并检测TSR（移位寄存器）的空标志，当TSR空标志产生后，收回RTS信号。

由于16C550兼容UART控制器没有自动RTS控制，且在TSR空时不产生中断，给程序控制RTS带来很大困难。而使用重复中断方式，或类似的实时轮询方式，通过主动检查TSR的空标志，收回RTS信号，达到精确控制的目的。

本发明的优选方案为，A芯片是ST16C554D芯片，ST16C554D是一款16C550、WINDOWS操作系统兼容的UART控制芯片，有4路独立的串口通道，每一路通道在线路侧只使用TX、RX、RTS信号，这3个信号在经过光耦T1-T3隔离后，连接MAX485芯片的DI、DE和RD管脚，其中RTS和DE之间经过反相器U4，MAX485芯片的DE和/RE信号并接， MAX485工作在半双工模式。