零延时RS-485接口电路的设计与应用

的检测要求，在硬件和软件上做到容易扩展，走线合理。因此逻辑上采用主从式网络结构，物理结构上采用星型拓扑结构，如图5所示。这个拓扑结构有两级总线，主要由以下设备组成：

①RS-232转RS-485。实现RS-232到RS-485电气信号的转换，这是第一级RS-485总线。

②10口的485HIJB(集线器)。如图6所示，485HUB是由1个主机和10个从机的零延时的RS-485接口组成，这是在逻辑上实现主从式结构的基础。当主机端下行发送数据时，连接在10个从机接口上的所有接口都可以接收到数据;而当某个从机接口上挂接的节点上行发送数据时，只有主机节点(PS 端)和挂接在同一个从机接口上的其他节点可以接收到数据。这是第二级RS-485总线。

③单片机节点。有4种节点，即节能灯状态采集节点、温度采集节点、供电电压采集节点和模式控制节点。每个单片机节点的通信接口都采用零延时的RS-485接口电路，每一个节点都有自己的地址，用于PC端寻址。

理论上，SN75HVD3082的一条总线可以连接多达256个节点，因此在每个从机接口上可以扩展更多的节点;同时在RS-232转RS-485转换器的总线上也可以连接更多的485HUB。这样就可以实现硬件上的扩展。

4 通信协议

采用9600 bps的波特率，固定长度帧结构，帧长度10字节。帧信息定义如下：帧头(0x55 0xAA)、命令(1字节)、数据(4字节)、从机地址(2字节)、校验(1字节)。

在通信协议中采用帧校验和帧超时，以达到软件抗干扰的目的。

①帧校验：采用累加和校验。在发送时，把帧头、命令、数据、从机地址几个域相加并取最低字节填充到校验域。如果节点不处于接收状态，则启动发送，否则等待;如果在未超时，并完整地接收到10字节时，把帧头、命令、数据、从机地址几个域相加，并与校验域比较，相同表示成功接收到1帧数据。

②帧超时：帧超时定义是，在接收到第一个字节时，进入接收状态，并设置8ms定时，以后每接收到一个字节，重置8ms定时。正常情况下，接收一个字节约1 ms时间。如果超过8ms，则退出接收状态，丢弃当前接收帧，回到空闲状态，等待下一帧的接收。

在程序设计中，帧超时的定义与程序的架构和波特率有关，原则上只要大于1个字节的接收时间就可以了。这里选择8ms与程序的架构有关。

5 测试结论和应用前景

在设置了所有节点的地址后，即可在现场对系统进行测试。测试方案是，在PC机端运行测试软件，约每隔50ms发送一次测试命令轮询所有的节点。每一次发送都要求有数据返回，否则视为通信错误。软件连续运行7天，没有发现错误，说明系统稳定可靠。

目前设计的节能灯寿命检测系统已经在现场成功投入使用，运行效果良好。此系统设计思想对于设计具有大量节点、大数据量的实时智能检测系统起到借鉴作用，在自动化检测领域中将有较为广泛的应用价值。