[发明专利]一种基于RS485接口的现场总线通信方法

说明书

一种基于RS485接口的现场总线通信方法，采用ARM微控制器和FPGA硬件平台组建主站；主站通过RS485总线与从站通信连接，主站具有主站应用层、主站数据链路层和主站物理层，主站应用层通过API函数调用Linux驱动层的程序，主站应用层通过GPMC总线与主站数据链路层通信连接，数据链路层通过总线与主站物理层通信连接，主站物理层采用RS485接口转换芯片对进行信号的传输。本发明可满足自动控制领域的实时可靠的通信，具有连接方式灵活、控制策略易懂、底层驱动简单、抗干扰能力强等特点。

技术领域

本发明属于现场总线通信领域，具体地说是一种基于RS485接口的现场总线通信方法。

背景技术

随着工业生产全数字化的推进过程，工业自动化控制已经从原来所承担的简简单单的运动控制而慢慢转变为全数字化制造的平台，从原来相互独立的单一控制单元转变为需要相互协同作业的多单元控制系统，这就对多单元之间协同工作的通信方式提出了新的挑战和需求。而现场总线技术的出现正好为数字化全过程的制造提供了有效的解决方案，现场总线技术具备连接灵活，系统可靠，数据传输量大等特点，不仅能实现高速高精的运动控制，还能快速方便地将所有现场级设备互联从而实现了工业生产的数字化进程。

同时，随着ARM架构的微控制器的持续发展，鉴于工业控制领域对成本的严格控制，控制核心也由传统的x86架构逐渐转变成更加经济可裁剪的ARM架构，同时ARM架构的微控制器还具备功耗低的特点，从而对控制器散热方面的能提供更加简洁优化的设计，将现场总线技术应用于ARM架构的控制系统，对于工业生产全数字化的推进具有十分重要的意义。

然而，目前国际上广泛流行的现场总线协议有大概100种之多，而这其中有20种已经成为了现场总线的国际标准。如西门子公司的Profibus总线，发那科公司的FSSB总线，三菱公司的CC-Link总线以及倍福公司的EtherCAT总线等。这些总线协议的背后都有大公司对其支持和垄断，而且其接口主要运用在高速高精度的控制领域当中，成本高，价格贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于RS485接口的现场总线通信方法，可满足自动控制领域的实时可靠的通信，具有连接方式灵活、控制策略易懂、底层驱动简单、抗干扰能力强等特点。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种基于RS485接口的现场总线通信方法，采用ARM微控制器和FPGA硬件平台组建主站；

主站通过RS485总线与从站通信连接，主站具有主站应用层、主站数据链路层和主站物理层，其中ARM微控制器形成主站应用层功能，FPGA硬件平台形成主站数据链路层功能，主站应用层通过API函数调用Linux驱动层的程序，主站应用层通过GPMC总线与主站数据链路层通信连接，数据链路层通过总线与主站物理层通信连接，主站物理层采用RS485接口转换芯片对进行信号的传输；

从站具有从站应用层、从站数据链路层和从站物理层，从站应用层通过FSMC总线与从站数据链路层通信连接，从站数据链路层通过总线与从站物理层通信连接，从站物理层采用RS485接口转换芯片进行信号的传输。

所述主站中的ARM微控制器和FPGA硬件平台通过控制总线、地址总线和数据总线进行通信。

所述从站采用ARM微控制器和FPGA硬件平台组建，或者从站采用FPGA硬件平台组建。

所述主站数据链路层和从站数据链路层采用数据长度可变的数据帧格式进行信号的传输，该数据帧包括帧头、数据区和帧尾校验，其中数据区的长度可变。

所述主站数据链路层和从站数据链路层采用广播寻址和设置寻址两种寻址方式，在从站第一次接入时，需要通过主站的广播寻址来给从站设定一个临时的地址，然后通过临时地址来实现主站与各个从站的通信，并设定和相应从站设备类型匹配的设置地址。