可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法
阅读说明：本技术 可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法 (Asynchronous serial bus dynamic configuration method capable of improving communication reliability ) 是由 唐建 徐碧辉 曾熠 王浩宇 哈恒星 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法,包括：上电后,异步串行总线接口默认工作在RS422全双工通讯模式；当监测到通讯线路故障时,控制异步串行总线接口切换为冗余RS485总线工作模式,此阶段节点双方在正常线路上进行问询确认,控制异步串行总线接口切换为RS485半双工通讯模式；节点双方在进行RS485半双工通信间隙,节点双方在故障线路上进行问询确认,直到通讯线路恢复正常；节点双方进行问询确认后,控制异步串行总线接口切换为RS422全双工通讯模式。本发明提供的方法在不增加通信线路的情况下,将RS422总线切换为RS485双冗余通信,提高异步总线通信的可靠性。(The invention discloses an asynchronous serial bus dynamic configuration method capable of improving communication reliability, which comprises the following steps: after the power is on, the asynchronous serial bus interface works in an RS422 full-duplex communication mode by default; when a communication line fault is monitored, the asynchronous serial bus interface is controlled to be switched to a redundant RS485 bus working mode, both sides of the node at the stage inquire and confirm on a normal line, and the asynchronous serial bus interface is controlled to be switched to an RS485 half-duplex communication mode; the two nodes perform RS485 half-duplex communication clearance and perform inquiry confirmation on a fault line until the communication line is recovered to be normal; after both sides of the node inquire and confirm, the asynchronous serial bus interface is controlled to be switched to the RS422 full duplex communication mode. The method provided by the invention switches the RS422 bus into RS485 dual-redundancy communication without increasing communication lines, thereby improving the reliability of asynchronous bus communication.)
技术领域
本发明属于总线技术领域，具体涉及一种可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法。
背景技术
异步串行总线一般被实现为RS232、RS422或RS485电平。其中RS422/485采用差分信号传输，具有抗干扰能力强，传输速率快，通信距离远的特点而被大量应用。
RS422为全双工通信，使用4根信号线进行点对点通信，需要连接的信号较多；RS485为半双工通信，使用2根信号线传输，还可多节点组网通信，但带宽降低一半。RS485总线因为要进行总线收发控制，通信过程较为复杂，多节点通信还容易导致总线信号冲突。
不论是RS422还是RS485，总线中任意一根信号线断路或差分对线间短路，都会导致通信中断且无法恢复，通信可靠度较低。
RS422/485具有相同的电平标准，主要是全双工/半双工的差别，在某些情况下，将RS422驱动器的收发线并接，从而实现为RS485总线；将RS485驱动器分别配置为只收和只发，也可实现RS422总线。
总线连接配置好以后，一般只会按照固定的工作模式运行，无法进行动态改变，对故障场景适应能力差。
发明内容
为了解决现有总线对故障场景适应能力差的问题，本发明提供了一种可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法。本发明使得异步总线可以在RS422/RS485模式下动态切换。
本发明通过下述技术方案实现：
可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法，包括：
上电后，异步串行总线接口默认工作在RS422全双工通讯模式；
当监测到通讯线路故障时，控制异步串行总线接口切换为冗余RS485总线工作模式，此阶段节点双方在正常线路上进行问询确认，控制异步串行总线接口切换为RS485半双工通讯模式；
节点双方在进行RS485半双工通信间隙，节点双方在故障线路上进行问询确认，直到通讯线路恢复正常；
节点双方进行问询确认后，控制异步串行总线接口切换为RS422全双工通讯模式。
优选的，本发明的节点双方在正常线路上进行问询确认，控制异步串行总线接口切换为RS485半双工通讯模式具体为：
节点双方以随机的间隔在2条线路上向对方发起LIVE问询命令；
如果节点A成功收到问询命令，则判定该线路通道正常；
此时节点A在正常线路上停止随机发起LIVE问询，周期向对端节点B发出LIVEACK回复；
对端节点B在收到LIVEACK后，立即停止在该正常线路上随机发起LIVE问询，并发送LIVEACK，对端节点B随后进入RS485通讯从机模式；
节点A在收到对端节点B返回的LIVEACK后，进入RS485通讯主机模式；
节点A和对端节点B在正常线路上进行半双工通信。
优选的，本发明在节点双方在正常线路上进行问询确认，控制异步串行总线接口切换为RS485半双工通讯模式步骤之后还包括：
对故障线路进行故障标识，并将总线故障上报给上位机。
优选的，本发明的节点双方在故障线路上进行问询确认，直到通讯线路恢复正常具体为：
节点双方以随机的间隔在故障线路上发送LIVE问询；
当节点A在已标识为故障的线路上收到LIVE问询，则节点A在该线路上停止随机LIVE问询，周期向对端节点B发出LIVEACK回复；
对端节点B在收到LIVEACK后，立即停止在该通道上的随机LIVE问询，并发送LIVEACK；
节点A在收到对端返回的LIVEACK后，则表示通讯线路恢复正常。
优选的，本发明的节点双方进行问询确认后，控制异步串行总线接口切换为RS422全双工通讯模式具体为：
节点双方向对端发送LIVE命令，并接收到对端发回的LIVEACK则确认总线恢复正常；
节点双方通过RS485总线协商退出RS485通讯模式，切换到RS422全双工通讯模式，并清除故障标识。
优选的，本发明的异步串行总线接口采用由2个MAX485构成的全双工通讯接口。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的方法在不增加通信线路的情况下，将RS422总线切换为RS485双冗余通信，提高异步总线通信的可靠性，在通信线路部分损坏的情况下仍然保持有效通信，提高了故障场景适应能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的异步串行总线接口示意图。
图2为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
本实施例提供了一种可提高通信可靠度的异步串行总线动态配置方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1，系统上电后，默认配置为RS422总线工作模式，此时总线工作在全双工模式，可以获得较快的通讯带宽。
步骤2，当检测到通讯线路故障时，控制总线工作模式切换为冗余RS485总线工作模式，节点双方以随机的间隔在2条总线上向对方发起LIVE问询命令。
步骤3，当某节点(称之为节点A)成功收到问询命令，就说明该RS485通道正常；此时，节点A在正常RS485通道上停止随机LIVE问询，周期向对端(称之为B节点)发出LIVEACK回复；对端在收到LIVEACK后，立即停止在该通道上的随机LIVE问询，并发送LIVEACK。
步骤4，节点B随后进入RS485通讯从机模式，节点A在收到对端返回的LIVEACK后，进入RS485通讯主机模式。
步骤5，节点A和节点B在正常的RS485总线上进行半双工通信，向系统报告总线故障，并对故障总线进行故障标识。
步骤6，节点A和节点B在进行RS485通信的间隙中，双方仍以随机的间隔在故障总线上发送LIVE问询。
步骤7，当通讯线路恢复后，节点将在已标识为故障的RS485总线通道上收到LIVE问询，则按照步骤4进行确认，当双方都收到LIVEACK后，表示通讯链路恢复正常，可以转为RS422全双工通信。
步骤8，节点A和节点B通过RS485总线协商退出RS485通讯模式，切换到RS422工作模式。
步骤9，双方向对端发送LIVE命令，并接收LIVEACK以确认总线恢复正常。
步骤10，节点A和节点B以RS422模式进行全双工通信，清除故障标识。
本实施例的系统具体包括上位机、异步串行总线接口和监测模块；
该异步串行总线接口如图1所示，在节点中采用由2个MAX485(RS485总线通讯模式)构成的全双工通讯模式，即RS422总线通讯模式，即正常通讯模式下，节点与节点之间采用RS422全双工通讯模式(线路1和线路2)；由监测模块监测通讯线路并将监测信号发送给上位机，当监测到通讯线路故障时，上位机发出控制命令将异步串行总线接口通讯模式切换为冗余RS485模式，节点双方进行LIVE问询确认，上位机发出控制命令将异步串行总线接口通讯模式切换为在正常的RS485线路上进行半双工通信，标识故障线路并上报，直到故障线路恢复正常，上位机发出控制命令将异步串行总线接口通讯模式切换为RS422全双工通信，并清除故障标识。
本实施例的节点工作模式如下表1所示。
由表1可知：
上位机发送“0011”控制命令，异步串行总线接口通讯模式为RS422全双工模式，线路1发送，线路2接收。
上位机发送“1011”控制命令，异步串行总线接口通讯模式为RS485模式：线路1发送，线路2关闭。
上位机发送“1000”控制命令，异步串行总线接口通讯模式为RS485模式，线路1接收，线路2关闭。
上位机发送“1110”控制命令，异步串行总线接口通讯模式为RS485模式，线路2发送，线路1关闭。
上位机发送“0010”控制命令，异步串行总线接口通讯模式为RS485模式，线路2接收，线路1关闭。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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