1、RS-485 總線的死鎖檢測與解除作者：（廣州）增城市電力局來源：單片機與系統應用摘要：針對 RS-485 接口收發電路的特點，RS-485 總線在 Polling 和CSMA/CD 通信方式中死鎖檢測和解除死鎖的方法。該方法同樣適用于 RS-422 接口。：RS-485 接口 死鎖檢測 死鎖解除RS-485 總線傳送距離遠、速度快、能力強，是工業現場廣泛應用的數字通信標準。RS- 485 總線是一種半雙工通信標準，支持總線方式多點互連，使其成為集散控制系統和現場總線控制系統中采用最多的通信和組網方法。采用 RS-485 總線連接的多個站點，任一時刻只能有一個站點在“說”，其它站點只能處于“聽

2、”狀態。如果有多個 1個的站點在“說”，數據將在通信總線上碰撞，結果是處于接收狀態的站點不能收到正確的數據。在 RS-485 總線通信網中，必須控制好每個站點的“聽、說”狀態，即收發狀態，以保證地傳輸數據。、正確圖 1 是最常見的 RS-485 接口。在 RS-485 總線通信系統中，掛在總線上的收發電路一般大于 2 個。使用圖 1 所示接收電路，如果系統中的某一個站點死機或出了問題，可能使單片機的 P1.0 口恒為“1”。其發送器將長期占用通信總線，產生稱為 RS-485 總線“死鎖”的狀態，其它所有站點的均無法使用通信總線進行通信，這將導致整個通信系統。為了說明方便，把 RS-485 總線

3、 A 線對地電壓為稱為 VA，B 線對地電壓為稱為 VB；VAVB 時的死鎖稱為“1”死鎖，VAVB 時的死鎖稱為“0”死鎖。如果 2 個站點失控，其中一個是“1”死鎖，另一個是“0”死鎖，而系統無法及時解除該死鎖狀態，不但各站點間無法正常通信而且會燒壞鎖站點的 RS-485 接口，更大的故障。在 RS-485 總線通信系統中，通常設有個功能強、工作可靠的站點作為主站，其它的作為子站。主站除了完成它的相關工作任務外，通常它還負責管理掛在 RS-485 總線上的其它子站。程序跑飛是所有基于微處理器系統均需面對的普遍問題。在工業測控系統中，可靠、穩定地工作是第一位的。若同時賦予主站 RS-485

4、總線死鎖檢測與解除的軟/硬件和在所有的子站中配置相關硬件，將可以有效解決由于子站程序跑飛而485 總線死鎖問題。的 RS-一、RS-485 總線死鎖檢測1.查詢方式的 RS-485 總線死鎖檢測RS-485 總線在發送數據時，允許同時接收剛發送的數據。RS-485 總線通信系統如果工作于查詢方式，主站將不斷地每隔一定時間輪詢各個子部。只要輪詢時間不太長，如輪詢時間間隔1min，則只須開鎖就可以滿足 RS-485 總線死鎖檢測要求。主站在輪詢過程中，若檢測到以下兩種情況，就可以初步判為 RS-485 死鎖：（1）主站發送的數據與接收到的不相同；（2）在輪詢某個子站時，無響應或響應的數據不正確（可

5、能是 RS-485 總線死鎖或子站死機，也有可能孩子站已退出運行）。2.工作于 CSMA/CD 方式的 RS-485 總線死鎖檢測采用 CSMA/CD 通信方式的 RS-485 總線，主站一般不主動輪詢每個子站。此方式下，主站可以采用圖 2 所示硬件來檢測 RS-485 總線的死鎖狀態。在 RS-485 總線空閑時，要求信號線 A 至少比信號線 B 高 0.2V 以上。只要使 RS-485 總線空閑時 0.2VVA-VB正常發送 2 字節時間，判為 RS-485 總線“1”死鎖。（2）RXD 低電平持續時間正常發送 2 字節時間，判為 RS-485 總線“0”死鎖。二、RS-485 總線死鎖解

6、除RS-485 總線死鎖往往是由于子站的微控制器程序跑飛，使得 RS-485 發送器的發送使能DE 恒為引起的。出現這種情況只需給相應的子站復位一下，讓它重新執行初始化程序始可解決。在檢測到 RS-485 總線死鎖后，如果各子站的軟/硬件無問題，可以采用復位程序跑飛的子站來解除死鎖。以下介紹兩類可以由主站自動復位子站的硬件電路。該電路適用于 RST引腳有效時復位的單片機，如國內廣泛應用的 51 系列單片機。對于 RST 引腳低電平有效時復位的單片機則須將電路的邏輯取反。1.有選擇性地復位死鎖子站電路圖 3 是具有選擇性的復位死鎖子站電路，是一種巧妙的解除通信總線死鎖狀態設計。它利用了 RS-4

7、85 總線死鎖，則對應死鎖子站的發送使能 DE 為“1”的特點，在子站中只用了少量的硬件開銷（1 個與非門、1 個電阻和 1 只三極管），即實現了有選擇性的復位死鎖子站的電路。在正常工作時，主站的 P1.1 置為“0”，此時不管各個子站的 DE 為何狀態，它們的與非門輸出均為，三極管 T1 截止，RST 為低電平，不會復位任何子站。當檢測到 RS-485 總線死鎖時，主站只需將 P1.1 置為“1”，只有 DE 為“1”子站的與非門輸出低電平，三極管 T1 導通，RST 為，相應的子站被復位。其它子站的與非門輸出，不會被錯誤地復位。2.無選擇性地復位所有子站電路圖 4 是一個無選擇性復位子站的

8、電路。它由主站的 P1.1 驅動，通過電纜引到各子站的外復位電路 T1 的基極。正常運行時，主站置 P1.1 為“1”，此時它不影響各子站原有的復位功能。當主站檢測到 RS-485 總線死鎖或復位各子站時，只須將 P1.1 置為“0”，所有掛在復位總線上的 T1 均導通，RST 輸出，各子站均被無條件復位。結束語單片機的復位電路是對干擾較為敏感的電路。施加在單片機的復位電一個 ms 級的微小毛刺干擾，就會對單片機造成極為嚴重的影響。若毛刺干擾持續時間大于單片機要求最小的可靠復位時間，單片機被復位；否則單片機還末完成復位過程，復位信號就被撤消，其寄存器將處于不確定狀態，令單片機的應用中，為了可靠

9、起見，一般不外引復位電路。在要文的應用中，需將復位電路外引，復位總線采用線以提高能力。本文介紹的 2 種遠方復位電路，各有優缺點。具有選擇性的復位電路優點是：有選擇性地復位鎖 RS-485 總線的子站，而不影響其它正常的子站，滿足解除 RS-485 總線死鎖的要求。缺點是：站程序跑飛但并沒有使得 DE 恒為高電平時，RS-485 總線處于正常狀態，主站可以和所有正常的子站通信，但主站對這個異常的子站為力。無選擇性的復位電路優點是：主站可以復位任何類型的由于程序跑飛引起異常的子站，此外，在電路的實現上較有選擇性的復位電路簡單。缺點是：它的動作是無選擇性的，不管子站是否異常，掛在復位總線上的所有子站均被無條件復位。RS-42