基于LPC2103的RS485总线通信机的设计及应用

一些介绍嵌入式资料

Ｉ邑，皇线与网络

文章编号：１００１—９９４４（２００９）１１－００２２－．０４

基于ＬＰＣ２１０３的ＲＳ４８５总线通信机的设计及应用

侯丙安，王振松，刘晓云

（电子科技大学自动化工程学院。成都６１１７３１）

摘要：该文详细论述了基于ＬＰＣ２１０３的ＲＳ４８５总线通信机的软、硬件设计。在上位机与各从站节点间增加通信机，承担上位机的轮询工作，可以改进主从式结构的ＲＳ４８５总线，使上位机从繁忙的通信工作中解放出来，并能够提高系统独立性，加快系统从故障中恢复的速度．从而有效地提高了系统的可靠性、安全性。本通信机已成功应用于某监舍门禁控制系统．系

统性能得到了明显的改善．

关键词：ＲＳ４８５总线；通信机；监舍门禁控制系统；ＬＰＣ２１０３

中图分类号：ＴＰ３３６

文献标志码：Ｂ

Ｄｅｓｉｇｎ

ａｎｄ

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅｆｏｒＲＳ４８５ＢｕｓＢａｓｅｄ

ｏｎ

ＬＰＣ２１０３

ＨＯＵＢｉｎｇ—ａｎ，ＷＡＮＧＺｈｅｎ－ｓｏｎｇ，ＬＩＵＸｉａｏ ｙｕｎ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｉｎ

ｄｅｔａｉｌｓ．Ｔｈｅ

ｏｎｃｅ

ｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆＲＳ４８５ｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｂａｓｅｄ

ａ

ｏｎ

ＬＰＣ２１０３

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ，ｗｏｒｋｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎ

ｂｙ

ｔｈｅｍａｓｔｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒｆｒｏｍ

ｂｕｓｙ

ａ

ＳＯ

ｍａｓｔｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｓｌａｖｅｓｔａｔｉｏｎｎｏｄｅｓ。ｄｏｅｓｔｈｅｐｏｌｌｉｎｇ

ａ

ｗｏｒｋ

ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ

ａｓｔｏ

ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅＲＳ４８５ｂｕｓｗｉｔｈ

ｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ

ｍａｓｔｅｒ－ｓｌａｖｅ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔ

ｉｔ

ｉｓ

ｒｅｌｅａｓｅｓ

ｔｈｅｍａｓｔｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒ

ｔｏ

ｐｏｌｌｉｎｇ

ｔａｓｋｓ；ｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ

ｃａｎ

ｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄ

ａｒｅ

ｆａｓｔｅｒｆｏｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍ

ｒｅｃｏｖｅｒ

ｆｒｏｍ

ｆａｉｌｕｒｅ；ｔｈｕｓ，ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆ

ａ

ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ

ｉｍｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．ｓｙｓｔｅｍ’ｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

Ｔｈｅ

ｉｓ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｈａｓ

ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．

ｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎ

ｐｒｉｓｏｎ

８ｃｃｅｓ８

ｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ

ｉｍｐｒｏｖｅｄ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＳ４８５ｂｕｓ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ；ｐｒｉｓｏｎ

ａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ＬＰＣ２１０３

由于ＲＳ４８５总线简单可靠．成本低廉，在工业控制和智能家居等场合．采用主从式结构的ＲＳ４８５总线得到了广泛的应用。在这种总线网络中，系统间的通信一般采取上位机轮询各节点的方式，即上位机对各节点不间断地进行轮询，当轮询到某节点时，上位机与此节点在一定时间间隔内互相交换信息。但是当节点数目众多时．出于系统响应及时性的要求，上位机对各节点轮询的时间时隔需要尽可能短，而这样．轮询工作将会给上位机造成沉重的负担，占

收稿日期：２００９—０８—１３：修订日期：２００９—０８－２７

用其较多的ＣＰＵ资源．使得上位机不能专注于完成数据处理、人机交互、动画播放等任务．同时导致系统的可靠性与安全性降低。

基于此原因。本文提出在上位机与各节点之间增加一个称为通信机的模块，它主要完成以下两个任务：（１）负责对各节点的轮询．实时侦测各节点的通信状态，当发现某节点通信异常时．及时上报上位机；（２）对上位机与各节点之间的通信报文进行可靠转发。

作者简介：侯丙安（１９８５一），男，在读硕士研究生，研究方向为控制理论与控制工程。

一些介绍嵌入式资料

总线与网络ｉ凋

１

通信机的硬件设计

通信机硬件的总体设计如图Ｉ所示．通信机与

上位机的通信采用ＲＳ２３２的方式．与各节点间的通信采用ＲＳ４８５的方式。

’亨

图１通信机硬件框图

Ｆｉｇ．１

Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ’Ｓｈａｒｄｗａｒｅ

图２

Ｆｉｇ．２

ＲＳ２３２通信模块

ＲＳ２３２ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ

１．１

ＬＰＣ２１０３主控模块

本模块主要包括主控芯片以及一些与主控芯片

相关的外围电路，例如晶振、稳压电路等。本文设计的通信机要求能够对上位机与各节点之间的通信报文进行可靠转发．而它与上位机和各节点之间的通信都是采用串行通信．这就需要主控芯片至少能够支持两个串口。ＬＰＣ２１０３是一种３２位的ＡＲＭ７ＴＤＭＩ—Ｓ微控制器．具有８ＫＢ的ＲＡＭ和３２ＫＢ的片内Ｆｌａｓｈ程序存储器．可实现最大为７０ＭＨｚ的ＣＰＵ操作频率。而且价格低廉．带有两个串口，能够很好地完成本通信机的各个功能［¨。本模块包括两个电平转换电路：５Ｖ转３Ｖ．采用稳压芯片ＡＭＳｌｌｌ７—３．３；３Ｖ转１．８Ｖ，采用稳压芯片ＣＸｌｌｌ７—１．８。

１．２

１．４

Ｆｉｇ．３

图３复位、电源监测模块

Ｒｅｓｅｔａｎｄ

ｐｏｗｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｏｄｕｌｅ

ＲＳ４８５通信模块

本模块用于完成通信机与各节点的通信任务．

ＲＳ２３２通信模块

本模块用于完成通信机与上位机的通信任务．

硬件电路如图４所示。

本模块使用ＬＰＣ２１０３的串口１．与芯片引脚ＰＯ．９．ＰＯ．８，Ｐ０．１１相连。其中：ＰＯ．９。ＰＯ．８分别为信号收发端：Ｐ０．１１为ＲＳ４８５收发控制端。ＲＳ４８５通信芯片选取Ｓｉｐｅｘ公司生产的ＳＰ４８５ＴＭ．实现１ＴｒＬ电平与ＲＳ４８５差分信号的转换并可以支持多达４００个节点。收发控制端接下拉电阻．保证系统复位的时候ＳＰ４８５处于接收状态，以免对总线通信造成干扰。在信号输出端，Ｂ端下拉。Ａ端上拉．以保证在整个总线都处于接收状态时．ＲＯ为高电平。防止节点产生错误的接收中断。Ｒ１１．Ｒ１２保证在本节点发生错误造成输出端Ａ、Ｂ短路时．不影响其他节点的正常通信。虽然ＳＰ４８５本身集成了有效的保护措施。但由于现场往往有很多干扰源．这里在电路输出端再增

硬件电路如图２所示．

本模块使用ＬＰＣ２１０３串ＩＳｌ０．与芯片引脚Ｐ０．０，Ｐ０．１相连 …… 此处隐藏：6844字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……