一種c4總線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種總線形式，尤其涉及一種總線利用率高，實時性好的C4總線。
【背景技術】
[0002]現代工業通訊中常用的總線通訊有CAN通訊和RS485通訊。RS485通訊的優點是成本低，但RS485大多采用半雙工通信，在整個網絡中任一時刻只能有一個主節點處于發送狀態并向總線發送數據，其他所有節點都必須處于接收狀態。如果有兩個或兩個以上節點同時向總線發送數據，將會導致所有發送方的數據發送失敗。另外，在RS-485總線構筑的半雙工通信系統中，一般采用主從通信模式，即整個系統中只有一個為主節點，總線上所有其它節點都是從節點，通信方式一般是主節點循環輪詢各個從節點。一旦主節點發生故障，將導致整個系統的崩潰。其次，系統通信效率低，因為無論某一個節點是否需要發送數據或需要使用總線，都要等到主節點輪詢到自身，從而使得系統總線利用效率低，實時性差。也降低了系統的可靠性和靈活性。
[0003]CAN通訊可實現多主通訊，當CAN總線上的一個節點發送數據時，它以報文形式廣播給網絡中所有節點，對每個節點來說，無論數據是否是發給自己的，都對其進行接收。不同的節點可同時接收到相同的數據，這些特點使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性好，并且容易構成冗余結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。但CAN通訊的缺點是成本較RS485高很多。
【發明內容】
[0004]為解決RS485總線的利用率低，實時性差和CAN總線成本較高的問題，本實用新型提供一種C4總線。該總線采用類DMX512協議，采用RS485硬件總線形式，總線采用手拉手方式連接，既提高總線的實時性，也提高了系統的可靠性和靈活性，又降低成本。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:設備間在總線數據傳輸上采用485控制芯片，總線采用手拉手連接方式，設備數據間通訊協議采用類DMX512協議。當總線上的一個設備發送數據時，會將此幀數據發送給總線上所有的設備，其他設備通過串口總線接收數據，對所接受的數據幀進行解析，解析出對應自己的控制數據，進而執行相應的動作。數據幀包括幀頭，功能碼和數據位。幀頭表示執行的動作類型(讀/寫)；功能碼對應動作對象的類型(讀寫的設備類型)；數據位包含多字節數據，控制不同的設備動作。
[0006]為解決RS485總線上數據傳輸中出現的數據碰撞問題，采用載波偵聽多路復用技術(CSMA)。載波偵聽，指任何連接到總線的設備在欲發送幀前，必須對總線進行偵聽，當確認其空閑時，才可以發送數據幀；多路復用，指多個設備可以同時訪問總線，一個設備發送的幀也可以被多個設備接收。載波偵聽多路復用在發送數據時邊發邊檢查，一旦檢測到沖突，設備立即停止發送數據，有效減少沖突的發生，減低了誤碼率，提高了信道利用率。
[0007]DMX512數據協議是美國舞臺燈光協會(USITT)于1990年發布的一種燈光控制器與燈具設備進行數據傳輸的標準。DMX512發送的信息包括2-513個字節，一個數據字節又和一個起始位和兩個結束位一起組成一個幀。第一個字節是起始字節，接下來的字節是傳送到控制設備上的數據。控制數據的第一個是回路I的，第二個字節給回路2，依次類推，直到最后在一根數據線傳給總共512回路。
[0008]本實用新型的有益效果是，在降低成本的同時，提高系統的可靠性，穩定性和提高總線的利用率，實時性。
【附圖說明】
[0009]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0010]圖1:載波偵聽方式I。
[0011]圖2:載波偵聽方式2。
[0012]圖3:本實用新型實施例1控制原理圖。
[0013]圖4:本實用新型實施例2控制原理圖。
[0014]圖中，1、CPU中央處理單元，2、D0，3、DI，4、A0，5、AI，6、磁保持繼電器，7、數字輸入模塊，8、模擬輸入模塊，9、模擬輸出模塊。
【具體實施方式】
[0015]圖1為數據發送時，為避免發生數據碰撞所采取的載波偵聽的形式1，當主設備需要發送數據給從設備時，需先對總線偵聽一段時間，檢測總線上是否有數據傳輸(總線是否空閑)，若總線空閑，則直接發送數據給從設備；若總線上有數據傳輸(總線忙)，則間隔一段時間再偵聽，直至總線空閑時再發送數據。
[0016]圖2為發送數據時，為避免發生數據碰撞所采取的載波偵聽的形式2，若檢測總線時，超過一定時間無反饋則再次檢測查詢，直至確定總線空閑時再發送數據。
[0017]圖3，為智能系統點位圖，CPU(中央處理單元)(I)通過RS485總線連接D0(2)，DI (3)，AO⑷，Al (5) ο CPU(中央處理單元)(I)下可擴展連接控制128個DO⑵，128個DI (3)，32個Al (5)和32個AO (4)(點位數量可根據要求定義)。其中CPU (中央處理單元)
(I)本身包含8個DO⑵(D00-D07)和8個DI (3) (D10-DI7)，故其還可擴展120個DO⑵(D08-D0127)，120 個 DI (3) (DI8-DI127)，32 個 AO(4)(A00-A031)，32 個 Al(5)(A10-AI31)。
[0018]圖4中，每個磁保持繼電器(6)包含8個DO (2)，每個數字輸入模塊(7)包括16個DI (3)，每個模擬輸入模塊(8)包括8個Al (5)，每個模擬輸出模塊(9)包括8個AO (4)。故一個CPU (中央處理單元)(I)下可通過RS485總線連接15個磁保持繼電器￠)，7個數字輸入模塊(7)，4個模擬輸入模塊(8)和4個模擬輸出模塊(9)，連接方式為手拉手的接法。
[0019]當CPU(中央處理單元)(I)需控制RS485總線上的各種點位時，先偵聽總線是否空閑，總線忙則繼續偵聽，空閑時可通過發送命令給RS485總線上的所有模塊，每個模塊都將收到控制命令，收到后通過解析，執行相應的動作。如當CPU(中央處理單元)(I)需寫DO (2)時，可通過發送AA 02 00 FF 00 OF PO FO 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00給益線上的所有磁保持繼電器(6)，發送的字節均為16進制。AA代表寫點位狀態，當為A5時，則是讀取模塊點位狀態；02代表寫的點位是D0(2)點，當為04時代表寫A0(4);其后的16個字節表示要寫的128個DO (2)狀態，根據二進制與十六進制的關系，一個字節表示8個DO (2)狀態，16字節則是128個DO⑵的狀態。當為I時，表示寫相應的DO⑵為1，；當為O時，表示寫相應的DO(2)為O。
[0020]如上00 FF 00 OF 00 FO 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00,第 I 個字節表示要寫的CPU(中央處理單元)(I)的8個D0(2)狀態，第2個字節表示要寫的第一個磁保持繼電器(6)的8個D0(2)狀態，依次類推，第16個字節表示要寫的第15個磁保持繼電器(6)的D0(2)狀態。每個磁保持繼電器(6)收到命令數據，將根據自身的點位定義對應相應的控制字節，從而執行相應的動作。
[0021]當CPU (中央處理單元)(I)要寫AO⑷的數據時，通過發送命令AA 04 XX XX XXXX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XXXX XX XX給RS485總線上的所有模擬輸出模塊(9)。04代表寫AO (4)，后面的32個XX代表要寫入的32個AO (4)值的大小，范圍在00-64 (16進制)，一個字節代表一個AO (4)。
[0022]DI (3)和Al (5)只可讀取，不可寫入。Al (5)狀態可主動上報，如A5 03 00 08 MDF03 CE 03 F4 03 E9 03 B4 03 EE 03 E4 03 DF 8F 8F0 A5 表示讀取點位狀態，03 表示讀取Al (5)，當為01時表示讀取DI (3)，為02時讀D0(2)，為04時讀取AO⑷；00 08表示讀取了 8 個 Al (5):03 DF 03 CE 03 F4 03 E9 03 B4 03 EE 03 E4 03 DF表示讀取的 8 個Al (5)狀態值。點位值在00 00-03FF之間。
[0023]DI (3)也可主動上報，當連接一個數字輸入模塊(7)時，上報A5 01 08 10 00 00268B，A5代表讀點位狀態，01表示讀取DI (3)，08表示DI (3)起始地址，從第9個DI (3)開始，10表示讀取了 16個DI (3)，00 00表示DI (3)狀態值，268B為校驗碼。
【主權項】
1.一種C4總線，設備間采用RS485總線硬件手拉手連接，數據間通訊協議采用類DMX512協議，其特征在于當總線上的一個設備發送數據時，會將此幀數據發送給總線上所有的設備，其他設備通過串口總線接收數據，對所接受的數據幀進行解析，解析出對應自己的控制數據，進而執行相應的動作。2.根據權利要求1所述的一種C4總線，其特征是采用載波偵聽多路復用技術。3.根據權利要求1所述的一種C4總線，其特征是RS485總線采用帶隔離技術。4.根據權利要求1所述的一種C4總線，其特征是數據以廣播形式發送給總線上所有的設備。
【專利摘要】一種C4總線，它是結合了RS485總線和CAN總線的優點，設備間采用RS485硬件線路，總線采用手拉手連接方式，協議采用類DMX512協議。當總線上的一個設備發送數據時，會將此幀數據發送給總線上所有的設備。其他設備通過串口總線接收數據，對所接受的數據幀進行解析，解析出對應自己的控制數據，進而執行相應的動作。在工業控制中，主控制單元CPU(中央處理單元)可通過廣播形式，將控制數據發送到總線上，總線上的設備接收數據幀，解析出對應的數據。節省原RS485需輪詢發送浪費的時間，節省硬件成本，也提高系統的穩定性和可靠性，提高總線的利用率和實時性。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204945691
【申請號】CN201520068689
【發明人】薛喬明, 陳煥煥, 婁方
【申請人】南京埃爾喬億自控設備有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年1月28日