基于SDLC协议的同步RS 485总线控制器的设计

1 SDLC协议和RS 485总线协议介绍
1．1 SDLC协议简介
同步数据链路控制(SDLC)是19世纪70年代IBM公司开发的传输协议，它取代了二进制同步(BSC)协议。SDLC等价于网络通信中的开放系统互连(0SI)模型的第二层。这一层协议保证数据单元从一个网络端点成功到达下一个，流到正确位置。
SDLC使用通信初级站一次级站模型。在IBM大型机网络中，主机通常是初级站和工作站，其他设备为次级站，各个次级站有自身的地址。多个设备或次级站使用多点排列连接到一条公共线。SDLC也可用于点到点通信，它主要用在宽域网(WAN)的远程通信。
SDLC是国际标准化组织(ISO)的标准数据链协议高层次数据链控制(HDLC)的基础。它成为IBM的系统网络结构(SNA)和系统应用结构(ASS)的一部分，现在仍然广泛应用于大型机数据链控制中。
1．2 RS 485总线协议简介
电子工业协会EIA于1983年制订并发布RS 485标准，并经TIA通信工业协会修订后命名为TIA／EIA一485一A，习惯地称之为RS 485。RS 485是为弥补Rs 232通信距离短、速率低等缺点而产生的。其只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。因而在当时看来是一种相对经济，具有相当高噪声抑制，相对高的传输速率，传输距离远和宽的通信平台。
RS 485接口大多连接成半双工通信方式，其主要特点有：平衡差分传输，多点通信；双绞线传输。理想情况下最大输入电流为0．18～110 mA(一7～+12 V)；最大总线负载为32个单位负载(UL)；最大传输速率为10 Mb／s；最大电缆长度为121 912 m(4 000 ft)；差分输入范围为一7～+12 V。RS 485总线在通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS 485串行总线标准。RS 485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200 mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS 485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路需由使能信号加以控制。RS 485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS 485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

2 设计思想及原理
众所周知，经常接触的网络拓扑结构有星型、环型和总线型3种结构。但是RS 485有其特殊的性能限制了该设计只能采用总线型结构，如图1所示。

在该设计中，采用多站点通信方式，它与一般的通信方式不同，这里采用的是主从结构式，也就是说在这多点通信过程中，只设一个主站，其他都为从站。在通信过程中，从站只能与主站之间进行数据交换，而从站与从站之间要进行数据交z只能通过主站进行中转。每一个站都有他自身的站地址．通信开始所有从站处于接收状态，等待主站的呼叫。当主站以命令包的形式向
链路上某一从站发出命令时，所有从站接收命令帧中的站地址信息，并与自己站地址相比较，如果相符，说明主站在呼叫自己，从而接收并解析和执行命令；之后从站应向主站发回应答信息数据后以结束本次通信，否则不予理睬，继续等待接收。在通信结束后，从站继续处于接收状态，等待命令。

3 多站点实现方式
3．1 工作方式
常见的RS 485站点多为2个站点，这里给出多站点下RS 485的工作方式。RS 485多站通信方式一般分为正常模式、监听模式和广播模式。
RS 485多站通信过程中，主站与从站之间进行数据交换，根据通信协议规定，每一个站都有自己的站地址。主站在发送数据时帧头是从站的站地址，在正常模式下，从站只能接受到跟自己地址相匹配的一对一数据，如果跟自己地址不匹配则只能等待，直到等到跟自己地址匹配再开始接收数据。而监听模式则是从站地址为0XFF，不管主站的地址是什么，从站都能收到数据，这也就是所谓的监听。相对于监听来说广播模式则相反，广播模式是主站设置为0XFF，不管从站的地址是什么，从站都能收到主站发过来的数据。通过以上3种方式，Rs 485多站点通信方式的测试具有有效性与合理性。
3．2 工作流程
为了使通信协议简单，通信可靠，在通信系统中常采用“主一从”及“命令一应答”方式。即每次通信工作均由“主站”发出命令帧，由“从站”返回响应帧。在定义通信协议时，还应明确：明确帧的最大长度和最小长度；明确帧是周期或非周期传输；若为周期性，明确发送方周期时间及帧间最大时间间隔。另外，协议中还需定义通信失败的处理方法，如：本帧通信出错要求重试和重试的次数；重试仍然出错，则采用重新初始化通信接口或切换通信通道；如果上述两点措施后仍然出错，则报告通信故障，停止。为此该系统的工作流程如图2所示。