本發(fā)明屬于產品設計與檢測用方法，涉及一種實現(xiàn)rs485無極性連接的方法。

背景技術：

rs–485作為國際通用串口通信標準，以其結構簡單、價格低廉、通信距離和數(shù)據傳輸速率適當?shù)忍攸c，在很多的測控系統(tǒng)中得到了廣泛應用。rs-485利用兩根數(shù)據線采用平衡式發(fā)送、差分式接收的方式實現(xiàn)通信，兩根數(shù)據線在連接時是有極性區(qū)別的，如果接反，就會造成系統(tǒng)工作不正常。目前rs485的無極性連接解決方案主要有三種，一種是硬件判斷人工修正法，這種方法采用的是在模塊的發(fā)送端與地、接收端與地之間加led指示燈，通過led的指示辨別極性并通過人工撥碼開關修改連線，這種解決方案存在以下缺點：不但需要技術人員參與調試糾正，施工不便，而且發(fā)送模塊在調整時不能發(fā)送數(shù)據；第二種是軟件判斷自動修正法，這種方式是由主機發(fā)送一個測試信號，如果在設定時間內沒有收到從機的應答，就說明線路連接錯誤，所謂自動修正就是主機改變連接線極性重發(fā)測試信號，而改變連接線極性是通過繼電器、固態(tài)模擬開關或電子開關等方法改變一個雙刀雙擲開關的方向，這種解決方案存在以下缺點：需要增加繼電器或開關等硬件電路，也增加了軟件控制的復雜度；第三種是采用曼徹斯特編碼法，即將信號進行差分曼徹斯特編碼后可實現(xiàn)無極性連接，根據差分曼徹斯特編碼原則可知，接線錯誤變成反相的波形信號后，仍可以解調出原始數(shù)據信號，這種解決方案存在以下缺點：需要在uart和rs485芯片之間加入編碼電路和解碼電路，同時需要同步的時鐘信號。由以上敘述可知，三種方法雖都能實現(xiàn)rs485的無極性連接，但都存在一些不足。

技術實現(xiàn)要素：

要解決的技術問題

為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種rs485串行通信的無極性連接方法，該方法采取在接收端增加一個相應的rs485芯片，在從機增加相應的極性判斷及切換軟件，從而實現(xiàn)rs485接線的無極性連接，同時如果在數(shù)據正常通信中，存在主機重啟、通信線重接等通信異常情況時，軟件也可以自動重新判斷極性，適應新的狀態(tài)，不需要人工干預，提高了系統(tǒng)的工作效率和可靠性。

技術方案

一種實現(xiàn)rs485無極性連接的方法，其特征在于發(fā)送端的rs-485芯片d1不變，在接收端使用兩個相同的rs-485芯片d2和d3同時接收，兩芯片的差分接收端極性相反地連接至信號傳輸線上，即將d2的a端和d3的b端相連，d2的b端和d3的a端相連；發(fā)送端的d1和控制系統(tǒng)組成了主機，接收端的d2和d3和控制系統(tǒng)組成了從機；步驟如下：

步驟1：主機主動發(fā)送同步字，當接收端的d2和d3的使能端/re＝0，de＝0時，接收使能有效，此時從機自數(shù)據線上接收串口數(shù)據，這里定義接收端兩個485串口芯片d2和d3的串口分別為com1和com2；

步驟2：從機首先預設com1口工作，com2口閑置；讀取com1口數(shù)據，對收到的同步字進行判斷，在固定時長內對同步字計數(shù)，如果計數(shù)值滿足設定要求，判斷硬件極性連接正常，即com1口對應的485芯片處于正常工作狀態(tài)，這時進行數(shù)據收取、處理即可；如果在一個檢測周期內不能檢測到足夠多的同步字信息，則認為串口數(shù)據極性有誤，主動切換極性到com2口，同樣在固定時長內對同步字計數(shù)，判別com2口對應的485芯片是否處于正常工作狀態(tài)；

步驟4：在com1和com2之間交替進行測試和判斷，直到滿足要求則轉入正常工作狀態(tài)。

步驟2中的固定時長設置為3s。

步驟2中的計數(shù)值的設定要求為55。

所述的控制系統(tǒng)為計算機或單片機。

有益效果

本發(fā)明提出的一種rs485串行通信的無極性連接方法，使用這種方式只需增加少許的軟硬件就實現(xiàn)了無極性的連接，系統(tǒng)具有自動極性判斷和串口切換的功能，不需要采用有標志的雙絞線進行連接，不需要增加繼電器等成本較高的硬件電路，也不需要技術人員參與調試糾正，極大地提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性和效率。

附圖說明

圖1rs–485常規(guī)連接方式

圖2rs–485無極性連接方式

圖3串行通信系統(tǒng)組成圖

圖4軟件極性判斷和切換流程圖

具體實施方式

根據需要解決的問題，實現(xiàn)本方法需要硬件和軟件來配合完成。硬件是在從機增加一個相應的rs485芯片，完成和主機串口的連接；軟件完成rs485接口連接的極性判別及自動修正。

rs–485標準的數(shù)據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為a，另一線定義為b，通常情況下，發(fā)送端和接收端通過平衡雙絞線將a–a，b–b對應相連，如圖1所示。當在接收端a–b之間有大于+200mv的電平(即va-vb≥200mv)時，輸出為正邏輯電平“0”；小于-200mv時(即va-vb≤-200mv)，輸出為負邏輯電平“1”，當200mv≥va-vb≥-200mv時，輸出為不定狀態(tài)。

解決無極性連接，發(fā)送端不變，在接收端使用兩個相同的rs-485芯片同時接收，兩芯片的差分接收端極性相反地連接至信號傳輸線上，即將一個芯片的a端和另一個芯片的b端相連，b端和另一個的a端相連，如圖2所示。

軟件方面本發(fā)明分主從機網絡結構，主機以固定的頻率主動發(fā)送同步字，從機自數(shù)據線上接收數(shù)據，如果在一個檢測周期內不能檢測到足夠多的同步字信息，則認為串口數(shù)據極性有誤，主動切換極性，繼續(xù)偵聽。

如果在數(shù)據正常通信中，存在主機重啟、通信線重接等通信異常情況時，從機均可以通過看門狗使軟件復位，重新判斷極性，自動適應新的狀態(tài)。

作為一種常用的通訊接口芯片，許多半導體公司都在生產，而且引腳完全兼容，同時兼容工業(yè)標準規(guī)范。所以，這里不局限于哪個廠家的產品，統(tǒng)一叫做rs485芯片，做通用性描述。另外，因為rs485為雙向傳輸，發(fā)送端同時也是接收端，而我們這種串行通信的無極性連接方法只是在從機采取措施，所以這里只做單一性描述。雙向傳輸同理。

現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：

圖3為串行通信系統(tǒng)組成圖。參照圖3，接收端將兩片485的差分輸入交叉連接在一起，即將d2的a端和d3的b端相連，d2的b端和d3的a端相連，rs485的輸入端di和控制端/re，控制端de，以及系統(tǒng)輸出ro與控制系統(tǒng)相連。控制系統(tǒng)可以是單片機、計算機等可以對控制端/re，de進行收發(fā)控制，可以發(fā)送數(shù)據和接收數(shù)據的系統(tǒng)。電阻r1、r2是為了防止遠距離傳輸時傳輸線中的反射和干擾，一般加在信號線ab間的匹配電阻。

軟件方面，主機(包括控制系統(tǒng)和發(fā)送端的rs485)主動發(fā)送同步字，當接收器(接收端的2片rs485)使能端/re＝0，de＝0時，接收使能有效，此時從機(包括控制系統(tǒng)和接收端的rs485)自數(shù)據線上接收串口數(shù)據，這里定義接收端兩個485串口芯片(圖3)d2和d3的串口分別為com1和com2。從機首先預設com1口工作，com2口閑置。讀取com1口數(shù)據，對收到的同步字進行判斷，在固定時長內(比如3s)對同步字計數(shù)，如果計數(shù)值滿足設定要求(比如55)可以判斷硬件極性連接正常，即com1口對應的485芯片處于正常工作狀態(tài)，這時進行數(shù)據收取、處理即可；如果在一個檢測周期內不能檢測到足夠多的同步字信息，則認為串口數(shù)據極性有誤，主動切換極性到com2口，同樣在固定時長內(比如3s)對同步字計數(shù)，判別com2口對應的485芯片是否處于正常工作狀態(tài)。在com1和com2之間交替進行測試和判斷，直到滿足要求則轉入正常工作狀態(tài)。

軟件極性判斷流程如圖4所示。