基于隔离型RS422芯片MAX1490AEPG实现高可靠性RS422通信接口的设计

基于隔离型RS422芯片MAX1490AEPG实现高可靠性RS422通信接口的设计

1 引言

2 RS422 标准及分布式监测系统介绍

RS422是一种在工程中广泛使用的接口标准，它采用差分传输方式，也称为“平衡传输”，标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”。可见RS422定义的是接口电路的电气特 性，而对数据格式没有做定义。RS422是全双工通信，通信的双方均含有一个发送驱动器和 接收驱动器。其中接收驱动器的两个平衡线连接端点定义为A和B，发送驱动器的两个平衡线 连接端点定义为Y和Z，一般使用平衡双绞线将一端的Y和A、Z和B连接起来。通常情况下，发 送驱动器端Y、Z之间的正电平在+2～+6V，代表正逻辑，负电平在-6～-2V，代表负逻辑。在 接收端，当A、B之间有大于+200mV 的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV 时，输出负逻 辑电平。RS422最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其中平衡双 绞线的长度与传输速率成反比，在100Kb/s速率下，才能达到最大传输距离。只有在很短的 距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线能获得的最大传输速率为1Mb/s。

图2 MAX1490A 硬件电路图

4 通讯接口的软件实现

RS422标准只对接口的电气特性做出规定而不涉及协议，因此我们可以定义自己的高层 通信协议。在本设计方案中，传感器节点和接入节点在底层以字节为单位通信，采用ASCII 协议，数据长度为11位：1位起始位+8位数据+1位偶校验+1位停止位。在上层协议中采用数 据包为单位通信。通信协议中使用了三种通信数据包：数据包、命令包和应答包。其中数据 包定义为：长度为100个字节，前面98个字节为数据字节，后面2个字节为校验字节，校验字 节为前98个字节以每2个为一组进行异或所得值；命令包定义为：长度为10个字节，第1个字 节固定为0X02，代表这个数据包为命令包，第2个字节为命令类型标志字节，用来表明命令 的类型，如请求发送数据命令、请求发送状态命令等。第2到第7字节为保留字节，暂时没有 定义，固定为0，可以留待以后扩充功能。最后两个字节为校验字节，校验字节为前8个字节 以每2个为一组进行异或所得值；应答包定义为：长度为10个字节，第1个字节固定为0X01， 表明这个数据包为应答包，第2字节为接收是否正常标志字节，为0X01代表正常，0X00代表 不正常。第3字节为接入节点和服务器通信故障是否错误标志字节，值0X01代表正常，0X00 代表故障。第3到第7字节为保留字节，暂时没有定义，固定为0，留待以后扩充功能。最后 两个字节为校验字节，校验字节为前8个字节以每2个为一组进行异或所得值。每种数据包均 引入字节偶校验和帧校验，这样可以有效得检测到通信中的数据错误。

本系统中，传感器节点和接入节点可双向通信，考虑到实际情况下主要是传感器节点通过RS422接口向接入节点发送大量的数据，而接入节点主要向传感器节点发送少量的状态和命令，协议中设计了两种通信模式。

通信模式A：接入节点主动发起通信，接入节点首先主动发送一个请求传感器节点发送 数据的命令包给传感器节点，传感器节点收到此命令包后发送一个数据包给接入节点，完成一次通信，接入节点负责无应答错误和数据错误的检查。此模式下接入节点端程序流程图如图3左图所示，传感器节点端接收流程图如图3右图所示。

图3：模式A接入节点端程序流程图（左）与传感器节点端流程图（右）

通信模式B：传感器节点主动发起通信，传感器节点首先发出数据包给接入节点，接入节点收到数据包后发送一个应答包，传感器节点收到应答包后完成一次通信，无应答错误和数据错误的检查由传感器节点负责。此模式下传感器节点端程序流程图如图4左图所示，接入端接收流程图如图4右图所示。

图4：模式B接入节点端程序流程图（左）与传感器节点端流程图（右）

正常情况下，接入节点与传感器节点均处于接收状态。当接入节点主动发起通信时进入 通信模式A，当传感器节点主动发起通信时进入通信模式B。

5 总结

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