基于RS-485的串行通信實現集中供電系統的通信應用設計方案

引言

集中供電系統是電量的自動計量及管理的發展趨勢，它將促進電力系統的潛能得到最大限度的發揮。

本集中供電系統利用RS-485 通信，網絡應用計算機、通信技術等，以DSP為核心、將智能計量與通信控制單元有機結合起來。

TMS320F2812串行通信接口概述

TMS320F2812串行通信接口（SCI）是一個雙線通信異步串行通信接口，為減少串口通信時CPU的開銷，F2812的串口支持16級接收和發送FIFO。串行通信接口支持與CPU以及其他使用費歸零格式的異步外設之間的異步串行數字通信，它的接收器和發送器都是雙級緩沖器，有各自獨立的控制位與中斷位，都可以同時工作在全雙工模式下，為保證數據的完整性，串行通信接口對接收的數據進行間斷檢測、奇偶性、超時和幀錯誤檢查。串行通信接口可以通過16位的波特率選擇寄存器，設置多達65000種通信速度，TMS320F2812的SCI和以往的DSP的SCI相比具有兩個特點：一是傳送、接收都具有獨立的FIFO；二是波特率可以自動檢測。

集中供電系統串行通信硬件設計

本文提出了一種以RS-485協議為基礎，作為網絡信息控制中心的PC為上位機，采用TMS320F2812為下位機的集中供電系統，F2812負責采集實時數據，然后通過串行口，再經過RS-485接口實現電平轉換，將數據上傳給控制中心的上位機，上位機負責數據的處理，如圖1所示。

基于RS-485的串行通信實現集中供電系統的通信應用設計方案

RS-232在現代網絡通信中已暴露出數據傳輸速度慢、傳輸距離短、接口處各信號間容易產生干擾等缺點。由于一般PC上提供的是標準的RS-232（串行接口）。因此，需要RS-232C/RS-485轉換器進行接口轉換。本系統用瑞賽特8520將RS-232信號轉換成隔離的RS-485信號，無需改變PC的任何硬件和軟件。RS-485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾能力，但當共模電壓超過RS-285接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于-7V時，接收器就再也無法正常工作了，嚴重是甚至會燒毀芯片和儀器設備，因此，采用光電隔離器件是一種簡單而有效的辦法。

本系統采用MAX485完成RS485標準接口通信，MAX485是一種差分平衡型收發器，它采用單一電源+5V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通信方式，它完成將TTL電平轉換為RS-485電平的功能，內部含有一個驅動器和接收器，驅動器有過載保護功能，RO和DI端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，連接時只需分別與TMS320F2812的SCIRXD和SCITXD相連即可，/RE和DE端分別為接收和發送的使能端，當/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態，當DE為邏輯1時，器件處于發送狀態，因為MAX485工作在半雙工狀態，所以只需要TMS320F2812的一個引腳控制這兩個引腳即可：A端和B端分別為接收和發送的差分信號端，當A引腳的電平高于B時，代表發送的數據為1；當A的電平低于B端時，代表發送的數據為0，在與TMS320F2812連接時，接線非常簡單，只需要一個信號控制MAX485的接收和發送即可，同時在A和B端之間加匹配電阻，一般可選100歐姆的電阻。

通信協議

保證PC與多個TMS320F2812的成功通信，通信雙方除了要規定字符格式和波特率外，還要有一系列的約定，即要定義好軟件通信協議。例如，作為發送方，必須知道什么時候發送信息，發什么，對方是否收到，收到的內容有沒有錯，要不要重發，怎樣通知對方結束等，作為接收方，必須知道對方是否發送了信息，發的是什么，收到的信息是否有錯，如果有錯怎樣通知重發，怎樣判斷結束等。

PC與TMS320F2812間的通信協議如下：

（1）通信雙方的串行波特率為9600bps；

（2）幀格式：8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗；

（3）傳送方式：PC采用查詢方式收發數據，TMS320F2812采用中斷方式收發數據。

（4）握手方式：采用軟件握手。

集中供電系統通信軟件設計

TMS320F2812的較強的串行通信能力。本設計中，發送數據采用的是查詢方式，接收數據采用的是中斷方式。當上轉數據時，在中斷程序或其他的子程序中置發送標志位，在主程序中查詢該標志，如成立則發送數據，否則跳過發送程序，執行其他的程序，在中斷方式下，DSP啟動串行口后就不再詢問它的狀態了，依然執行自己的程序，實現DSP與串行口的并行工作。當串行口產生中斷時，先向DSP申請中斷，DSP響應中斷后就暫時中斷自己的程序，執行相應的串口中斷服務程序，執行完后又返回主程序，它能使信息得到及時處理。

軟件采用C語言編程

在程序的開始應先對其中一些寄存器進行初始化。相關的源程序不在此贅述了。

數據的接收和發送程序

在本系統中，從機的主要任務是對被檢測設備進行故障檢測和故障定位，通信軟件的主要功能是接收主機的命令，并將檢測的結果回送主機。數據的接收和發送流程如圖2所示。