【摘 要】RS485總線是一種多用于半雙工通信方式的總線，在工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集中因其總線網(wǎng)絡(luò)組建成本低廉，可靠性高，分布范圍大等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了在windows環(huán)境下進(jìn)行輪循訪問的總線協(xié)議，借鑒了windows應(yīng)用程序的消息隊(duì)列的模型，采用了多線程技術(shù)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一控制，可應(yīng)用在實(shí)時(shí)性要求不是很高的工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集程序中。

【關(guān)鍵詞】RS485；多線程；輪循訪問；總線協(xié)

1 引言

RS485總線是由RS232總線發(fā)展而來，在工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集中得到廣泛應(yīng)用。然而RS485總線沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議，所以在開發(fā)時(shí)往往臨時(shí)進(jìn)行協(xié)議設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在穩(wěn)定上存在或多或少的缺陷。

2 通信協(xié)議的總體模型

該通信協(xié)議以PC機(jī)（上位機(jī)）為整個(gè)RS485總線網(wǎng)絡(luò)通信的控制中心，在一臺(tái)上上位機(jī)多臺(tái)下位機(jī)（可以是單片機(jī)或PLC等）以總線形式連接時(shí)，由于RS485總線網(wǎng)絡(luò)為半雙工通信方式，因此在同一時(shí)刻，總線上只能存在一臺(tái)連接在總線上的設(shè)備信號(hào)，若多臺(tái)設(shè)備同時(shí)發(fā)送信號(hào)，則總線上的信號(hào)會(huì)發(fā)生沖突，進(jìn)而導(dǎo)致總線網(wǎng)絡(luò)通信失敗。為了避免這種情況的發(fā)生，我們采用了通過PC機(jī)（上位機(jī)）對(duì)多臺(tái)下位機(jī)進(jìn)行輪循詢問的方式進(jìn)行信息交換（其實(shí)這種針對(duì)性的輪循詢問機(jī)制在RS485總線上進(jìn)行的是一種數(shù)據(jù)幀廣播，只不過下位機(jī)對(duì)于不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)幀不做響應(yīng)而已）。

在PC機(jī)（上位機(jī)）對(duì)下位機(jī)進(jìn)行輪循詢問的時(shí)候，會(huì)向下位機(jī)發(fā)送詢問消息或者是控制消息，下位機(jī)若有數(shù)據(jù)需要提交給上位機(jī)時(shí)，則會(huì)發(fā)送給上位機(jī)帶有相應(yīng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀，否則會(huì)回應(yīng)給上位機(jī)一個(gè)應(yīng)答消息表明已經(jīng)收到數(shù)據(jù)然后下位機(jī)會(huì)去執(zhí)行相應(yīng)的控制程序。

我們定義出四種數(shù)據(jù)幀：

詢問數(shù)據(jù)幀，它被用于上位機(jī)對(duì)下位機(jī)無控制信息進(jìn)行常態(tài)詢問時(shí)發(fā)送。

應(yīng)答數(shù)據(jù)幀，它被用于下位機(jī)對(duì)上位機(jī)無數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行常態(tài)應(yīng)答時(shí)發(fā)送。

控制數(shù)據(jù)幀，它被用于上位機(jī)對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制或者傳送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送。

上傳數(shù)據(jù)幀，它被用于下位機(jī)給上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送。

3 多線程和共享隊(duì)列

在windows環(huán)境下，每一個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行起來都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的進(jìn)程，在每一個(gè)進(jìn)程中至少包含一個(gè)線程，被稱之為主線程，其余的通過主線程創(chuàng)建的線程和主線程一起被稱之為該進(jìn)程的多個(gè)線程，一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程能夠共享該進(jìn)程的地址空間和內(nèi)核對(duì)象，因此線程運(yùn)行時(shí)所需的資源比進(jìn)程要少得多，而且多個(gè)線程能夠在多核CPU的硬件環(huán)境下真正實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的并發(fā)運(yùn)行，能夠大幅度的提高程序執(zhí)行效率，因此在實(shí)現(xiàn)上述RS485總線通信協(xié)議的時(shí)候，我們通過VC++的WinMain函數(shù)建立主線程并創(chuàng)建一個(gè)有主線程和子線程共享的隊(duì)列，主線程主要用來監(jiān)聽來自Microsoft Communications Control version 6.0綁定的COM端口的事件，創(chuàng)建子線程和向共享隊(duì)列中添加要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀等功能。

4 結(jié)束語

本協(xié)議應(yīng)用在實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)采集環(huán)境和工業(yè)控制環(huán)境中，能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，減少企業(yè)開發(fā)的成本的投入。

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作者簡(jiǎn)介：

李靖（1981-8-23），女，河北省邢臺(tái)人，碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)樾畔⒓夹g(shù)應(yīng)用。

唐山市科技局科技項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：13130231z