[发明专利]一种基于动态优先级的抢占式多主RS485总线通讯方法

说明书

本发明涉及一种基于动态优先级的抢占式多主RS485总线通讯方法，属于煤矿安全监控监测领域，包括以下步骤：S1：总线为半双工模式，连接多个相同帧格式的节点，且在占用总线发送数据同时能监听总线；S2：所有节点均为“主设备”，具备唯一的ID号和可变的总线使用优先级；S3：节点在发送数据前，先侦听总线状态，若总线繁忙，则比较帧优先级；S4：节点在发送数据时监听总线上的数据，如果总线上的帧与本节点发送的帧不一致则立即停止发送，并延时发送；S5：通信节点正在发送的帧被抢占后，节点按照优先级动态调整算法调节下一次发送的优先级。本发明提高了总线节点数量，充分提高总线使用效率。

技术领域

本发明属于煤矿安全监控监测领域，涉及一种基于动态优先级的抢占式多主RS485总线通讯方法。

背景技术

目前煤矿安全监控系统已基本实现了数字化升级改造，传感层、传输层、应用层设备均采用了数字化传输。在煤矿安全监控系统中，《AQ 6201-2019煤矿安全监控系统通用技术要求》5.7.5明确要求“就地控制执行时间不大于2s”。这就要求监控系统中处于传感层的传感器、控制器和执行器之间通信时间小于2s，目前，数字通信中传感层大多采用两线制(半双工)“主从式”RS485总线，总线上所有传感器、控制器和执行器由唯一的总线控制器(监控分站)管理通信。分站一般按地址轮询呼叫其他节点，分站外的任意两节点完成一次信息交互至少需要占用总线2次，这极大的限制了总线的有效利用率，并且限制了在给定的通信速率下总线带载节点的数量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于动态优先级的抢占式多主RS485总线通讯方法，解决总线利用率低、设备数量局限、控制响应时间长的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动态优先级的抢占式多主RS485总线通讯方法，包括以下步骤：

S1：总线为半双工模式，连接多个通信节点，所有通信节点采用相同的帧格式，且所有通信节点在占用总线发送数据的同时能监听总线；

S2：所有通信节点均为“主设备”，并且具备唯一的ID号和可变的总线使用优先级；不同通信节点的优先级可以相同，优先级高的节点可以在任意时刻抢占总线；

S3：通信节点在发送数据前，先侦听总线状态，如果总线空闲则立即发送数据，若总线繁忙，则比较总线上正在传输的帧的优先级与自身当前需要发送帧的优先级，若前者优先级高则等待总线空闲后再发送，否则立即抢占总线；

S4：通信节点在发送数据的同时监听总线上的数据，如果总线上的帧与本节点发送的帧不一致则立即停止发送，并按照延时避让算法计算节点下次启动发送的数据时刻，并延时发送；

S5：通信节点正在发送的帧被抢占后，节点按照优先级动态调整算法调节下一次发送的优先级。

进一步，步骤S2中，所有通信节点采用统一的帧格式且帧的第一个字节为设备ID，第二个字节为帧优先级。

进一步，步骤S3中，通信节点抢占总线是通过发送一个字节0xFF干扰总线，进而抢占总线。

进一步，步骤S4中所述延时避让算法的公式为：

t＝(a×id+b×l)t₀

其中，a、b为权重因子，范围为(0～1)；id为节点ID；l为优先级；t₀为总线传输一个字节需要的时间。

进一步，步骤S5中所述优先级动态调整算法公式为：

l_k+1＝α×k+l_k

其中，α为调节因子，不同的通信节点的调节因子不完全相同；k为被抢占次数，k＞＝0，l_k为第k次发送优先级。