M-BUS协议基础知识

Imark+11mA≤Ispace≤Imark+20mA

主站向从站发送逻辑“1”（MARK）时，总线电压为Vmark（≤42V），发送逻辑“0”（SPACE）时，电压下降10V以上，降到Vspace（≥12V）；从站向主站发送逻辑“1”时，从站所取电流为Imark（≤1.5mA），发送逻辑“0”时，从站的MBus接口会在Imark上加上脉冲电流11-20mA，形成Ispace。

MBus协议规定总线处于空闲状态时用逻辑“1”表示，即总线电压维持在Vmark，而每个从站取电流Imark≈1.5mA，即两线制总线上的总电流等于Imark*从站总数。这样无论总线处于空闲状态还是数据传输状态，总线电压不低于Vspace，每个从站所取电流不小于Imark，这个电流就可用作从站电源。可见在MBus的正常运行状态下，总线可以持续不断地既传信号又供电源，使终端仪表所用电池成为备用电源，减少了仪表定期维护、更换电池等工作量，仪表的安装位置也可以比较随意。MBus总线上的bit流传输过程如图1-3所示。

图1-3MBus总线上的bit流传输

虚线左边的时间段是主站到从站的bit流传输，总线电压在Vspace和Vmark间切换，从站电流维持Imark不变；虚线右边的时间段是从到主的bit流传输，从站所取电流在Imark和Ispace间切换，总线电压基本维持Vmark不变，但由于MBus电源输出阻抗的存在，使得电流增大时总线电压略有减小。这表明数据传输过程中任意时刻MBus总线上要么传输电压信号，要么传输电流信号，所以MBus只能工作在主从半双工方式下。

主站通过检测总线上是否出现11-20mA脉冲电流确定接收“0”还是“1”；从站接收数据时，由于总线绝对电压会随着距离和总线电流变化而变化，故通过检测总线电压与动态参考电压是否相差10V以上来确定接收“0”还是“1”。TI公司的MBus接口芯片TSS721A采用的就是这种动态电平识别逻辑，它的动态参考电压由从站接入位置处的Vmark对芯片内的一个电容充电获得。该电容充放电电流之比约为40，在波特率大于300的情况下只要在传输的bit流中每11位至少出现一个“1”（Vmark），就可以保证动态参考电压始终维持在Vmark附近。

1.2.2MBus数据链路层

MBus数据链路层以国际电工委员会IEC870-5（遥控装置和系统传输协议）为基础，规定了MBus的信号传输方式、字节表示、帧格式以及主从站的连接过程等。

根据物理层的特点，MBus采用半双工、异步串行信号传输方式，波特率为300～9600。信号格式采用起止式异步协议（IEC870-5-1），以字节为单位进行传输，先传低位bit（LSB）再传高位bit（MSB）。总线上表示一个字节的11位bit流按传输顺序是：起始位/8bit字节/奇偶校验位/停止位。由于MBus的空闲位（Vmark，Imark）为逻辑“1”，所以起始位定义为逻辑“0”，而停止位定义为逻辑“1”。这样，一个字节的传输过程中包括起始、数据、校验、停止共11比特，其中至少有一个逻辑“1”，满足MBus从站的电平要求。

MBus采用FT1.2异步式字节传输帧格式（IEC870-5-2），由多个字节组成，传输时字节间不允许停顿。FT1.2定义了三种帧格式，分别是单字节帧（表1-3）、定长短帧（表1-4）和变长长帧（表1-5）。其中S：表示起始位；D：未加说明均表示一个字节；P：表示奇偶校验位；E：表示停止位；发送顺序从左至右，从上至下。