RS-485的多机通信方案探究

Modbus协议长度根据用户需求自己设定，地址码标识终端地址，即和网关节点通信的从机地址。功能码则是主机告诉从机要执行什么功能。数据码长度由用户自己确定，最后根据前3个功能字段，生成两个字节的CRC校验码，用来验证前面的字段是否存在传输错误。
3．2 CRC生成算法
CRC算法分为静态和动态两种，静态的适合片内RAM非常有限的MCU，而动态的适合RAM空间相对比较宽裕的MCU。CRC校验码生成步骤如下：
①初始化寄存器内容为0xffff。
②提取第一个字节数据和寄存器内容相异或。
③检测最低有效位(LSB)，如果LSB为1，寄存器单独和预置值异或；如果LSB为0，则不进行任何操作，然后将结果向LSB方向移动，最高有效位以0填充。
④重复第③步8次，直到最后一位(第8位)完成。
⑤提取下一个8位字节，重复步骤③、④的操作，等待所有字段都执行完，最终寄存器中的值就是所求的CRC校验码。
上述步骤中，如果预置值在整个过程中不变，则为静态的CRC校验；在动态的CRC校验中，存在一个动态表，预置值每次都根据动态表变化，所以准确性更高，而动态表要开辟一个较大的空间来存储。所以，根据MCU的RAM大小决定使用动态校验还是静态校验。算法结束后，寄存器中存人的就是前N个字节的CRC校验码，运用该算法，不需要事先知道协议的整体长度，最后都同样生成两个字节长度的校验码，故可移植性好、通用性强。
3．3 自动地址识别模式通信
自动地址识别模式是RS-485经典模式，通过设置Cortex-M054的状态寄存器，可使UART工作在此模式下。节点在接收到地址字节时，判断地址字节数据是否与UA_ALT_CSR[ADDR_MATCH]值相匹配，如果匹配，表示网关节点要与此终端通信，故接收下面网关节点发送的所有数据字节。同时，地址字节和数据字节都会被存入UART的FIFO中，否则忽略所有字节，既不产生中断，也不存入FIFO，直到匹配。
串口通信中由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位4部分组成。当奇偶校验位为0时，表示传输的是数据字节；当它为1时，表示传输的是地址字节。Cortex—M054的UA_ALT_CSR是一个32位的寄存器，其ADDR_MATCH用8位来表示，故自动地址识别模式最大从机数只支持256个节点。它的优点是：由于RS-485所有从机挂载在一根总线上，故网关节点发送数据时，只有地址与自己匹配的节点才会响应，其他节点可以正常执行自己原先的任务而不被打扰，系统整体效率高。缺点是从机只能被主机轮询时才能发送信息，不能主动和主机通信；一个总线上只能挂载256个节点。
3．4 普通模式通信
普通模式可以配置为接收所有数据，也可以选择性地忽略数据，直到接收到地址字节。为了更加灵活地利用协议通信，将其设置为接收所有数据，即只要网关节点向总线发送数据，那么总线上的所有节点都会收到数据，再根据协议解析内容执行相应的动作，接地流程图如图4所示。

Cortex—M054内部有4 KB的Data Flash给用户存储数据，故将节点的地址存入Flash中。当系统上电复位后，先从Flash中读出节点的地址，存入全局变量address中。当收到数据包之后，进行CRC校验，如果正确就接收，再根据协议解析地址地段，其值与address比较，以此判定此包是否属于自己。
自动地址识别模式是由芯片自动筛选地址，而此处需要软件判断。因此，地址长度可以由用户自己设定。