单片机多机通信网络改进及数据通信容错技术

3 　容错技术
在单片机组成的嵌入式控制系统中,利用单片机的串行口,可实现单机对单机的通信、或者实现一个主机与多台从机的通信,利用MODEN 实现远距离的信息传输. 基于RS485 总线可实现网络化自由通信. 但单片机多用在工业控制现场,其通信受到各种各样的干扰信号的干扰,由于单片机的内存及操作系统不允许装载复杂的通信容错程序. 针对单片机通信的特点,介绍一种简单可行的差错纠错的编码方法:
单片机串行通信以8 位数据或九位,一个启始位,一个停止位的通信模型. 通信数据量不会太大等特点. 采用混合纠错检错的方法. 首先采用Hamming(7 ,4) 模型编码. 即在7 位编码中,其中4 位是有效数据,3 位是冗余校验码. 设D3 D2 D1 D0 是4 位有效数据, P2 P1 P0 是3 位校验码,将D3 D2 D1 D0 分成三组, P2 , P1 , P0 分别是3 组的校验位, G2 G1 G0 为检错信息,当G2 G1 G0 = 000时,传送没有错. G2 G1 G0 的值就指明7 位编码中第i 位传错,对该位求反,即可完成纠错. (7 ,4) 校验码的格式,见表1 :
D3 D2 D1 P2 D0 P1 P0 . 7 位(7 ,4) D3 D2 D1 P2 D0 P1 P0 校验码分成三组:
第一组:检错信息G0 ,含有: D3 、D1 、D0 、P0 ,其中: P0 = D3⊕D1⊕D0 , G0 = P0⊕D3⊕D1⊕D0 .
第二组:检错信息G1 ,含有: D3 、D2 、D0 、P1 ,其中: P1 = D3⊕D2⊕D0 , G1 = P1⊕D3⊕D2⊕D0 .
第三组:检错信息G2 ,含有: D3 、D2 、D1 、P2 ,其中: P2 = D3⊕D2⊕D1 , G2 = P2⊕D3⊕D2⊕D1 .
　单片机在发送数据前,先按汉明编码格式,把要发送的数据变成汉明码,即8 位编码中,有4 位数据. 所以一个字节有效数据分成低4 位、高4 位,然后编成汉明码后,发送到缩机. 接收机收到数据后,对数据进行差错和纠错. 即首先计算出G2 G1 G0 检错信息字的值,由信息检错字知道那一位出错,对该位求反,即可完全纠错. 错位与信息字G2 G1 G0 的关系见表2.

表1

B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
	D3	D2	D1	P2	D0	P1	P0

表2 　纠错信息

G2 G1 G0	出错位	求反纠错
000	正确
001	P0	-P0
010	P1	-P1
011	D0	-D0
100	P2	-P2
101	D1	-D1
110	D2	-D2
111	D3	-D3

汉明校验码可以查出信息中的一位错,并能知道是那位错,可以纠正. 如果两位出错,仅靠汉明码不能进行差错和纠错. 利用第八位作为奇偶验位,可以查出两位错,但不能纠错.
对单片机通信结点进行改进,适合快速通信的RS - 485 网络技术. 并用汉明校验码使单片机数据通信具有容错功能,提高单片机通信数据传输速率,减少误码率. 使单片机有望成为各种网络的普通的网络结点.