[发明专利]一种基于RS-485的动态组网方法及通讯方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于RS-485的动态组网方法及通讯方法。

背景技术

RS-485是由EIA(U.S.Energy Information Administration，美国电子工业协会)制定发布的一种串行数据接口标准，发布时被命名为TIA/EIA-485-A，习惯上，EIA提出的建议标准都以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，通常将TIA/EIA-485-A称作RS-485。RS-485是由RS-422标准发展而来的，在其基础上增加了多点、双向通信的能力以及发送器的驱动能力和冲突保护特性，当使用端接匹配电阻时，最多可支持32个节点，扩展了总线的共模范围，采用平衡传输方式。

RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及具体的接插件、电缆或协议。因为RS-485具有通信距离远、抗干扰能力强、组网简单、成本较低、适用性强等特点，使其在工业控制和智能仪表等领域得到了广泛应用。具体应用时，用户需根据应用场景制定自己的高层通信协议。

RS-485采用半双工的通信方式，任何时刻，只能有一个节点处于发送状态，其他节点必须处于接收状态，因此RS-485的高层通信协议一般采用主从式，这样，动态增删节点时就可能会导致通信错乱，尤其是增加节点时，很难确保从机地址的唯一性，从而导致总线被拉死。因此，实际应用时，节点数量一般在确定后保持不变。基于这一特征，RS-485在应用中受到很大局限。

由此可见，现有技术有待进一步完善。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的缺陷，提供一种基于RS-485的动态组网方法及通讯方法；解决现有技术中，采用RS-485总线进行通信时，无法动态增删节点的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于RS-485的动态组网方法，包括以下步骤：

S1、主机每间隔一段心跳时间T_a通过RS-485总线向所有从机发送查询帧；

S2、RS-485总线上的所有从机收到查询帧后，在第一时间段T_w内采用分时应答的方式向主机发送查询应答帧；查询应答帧中记录有从机当前的从机地址和从机ID；

S3、主机判断是否存在从机地址不在有效编址范围内的从机，并将其识别为待编址设备；

S4、主机通过RS-485总线广播编址帧，所述编址帧中记录有待编址设备的从机ID和赋予对应待编址设备的新从机地址，所述新从机地址为有效编址范围中尚未被占用的地址；

S5、从机收取与自身的从机ID对应的编址帧，并将当前的从机地址改写为编址帧中记录的新从机地址，然后向主机发送编址应答帧。

进一步地，还包括：S6、判断主机和从机的通讯是否超过心跳时间T_a，如果超过了心跳时间T_a，则重新返回执行S1。

进一步地，在S2和S5中，还包括：如果从机在T_a+T_w的时间内未收到主机的任何帧，则将自身地址改写为有效编址范围外的地址，其中，T_a为心跳时间，T_w为第一时间段。

进一步地，在S2中，新挂载到网络中的从机在生成查询应答帧时，统一采用一有效编址范围外的地址作为当前的从机地址。

进一步地，在S5中，编址应答帧中记录有从机的从机ID和新从机地址，主机根据该返回的编址应答帧中记录的从机ID和新从机地址，判断新从机地址是否已分配成功；如果未分配成功，则重复S4至S5。

进一步地，所述有效编址范围为0x00～0xhh，该范围根据网络中实际需要挂载的最大从机数量N而定，其中hh为N-1对应的十六进制数。

进一步地，在S2中，所述第一时间段T_w被分为2N个时间片，每个从机占用总线的时间T_S＝T_w/2N，从机地址在有效编址范围内的从机，根据从机地址的大小顺序，依次在前N个时间片内发送查询应答帧；新挂载到网络中的从机统一采用有效编址范围外的地址作为当前的从机地址，生成查询应答帧，并根据查询应答帧中异或校验值的大小顺序，依次在后N个时间片内应答。

一种基于RS-485的通讯方法，包括以上所述的动态组网方法，还包括以下步骤：

S7、主机向从机发送轮询帧，轮询帧中记录有从机地址；

S8、对应从机地址的从机接收轮询帧，并向主机发送轮询应答帧；