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解析多處理器模式下RS485總線在飛機配電系統中的應用

作者: 時間:2018-08-07 來源:網絡 收藏

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201808/385630.htm

結合主從通信原理和差別延時偵聽總線的方法,整個通信網絡的運行方式如下:設某時刻 RS485 總線空閑,LBPCU 為最高級別主處理器,則 LBPCU 監聽總線后可發送三種數據:一是向所有 GCU 及 RPDU發送 Y/N 狀態詢問指令 cmdY/N, 二是向部分 GCU 及RPDU 發送數據上報指令 cmdk,三是向 RBPCU 發送數據,這三種發送過程如圖 5 所示。若 LBPCU 發送了 Y/N 狀態詢問指令 cmdY/N,則 RBPCU 及 LBPCU均可得知所有 GCU 及 RPDU 是否有數據上報要求;若 LBPCU 發送了數據上報指令 cmdk, 該指令中包含需上報數據的所有從處理器的地址,這些從處理器進行數據輪報,在這個過程中,LBPCU 及 RBPCU 均接收所有數據的上報; 若LBPCU向RBPCU發送了數據,則數據中應當包含 LBPCU 的工作狀態。

無論 LBPCU發送了哪種數據,在動作完成后都降低優先級,同時RBPCU 提高優先級, 此時 RBPCU 的優先級變為最高。此后,當總線空閑時,則可由 RBPCU 控制總線,其動作方式與 LBPCU 一致。

5 .多處理器 R S 4 8 5 總線的實現

5.1 RS485 總線接口電路的設計

本文中 RS485 總線終端由 TI 公司的 DSPTMS320F2812 及 RS485 收發器 SN65HVD11 構成。DSP 內自帶了 2 個串口模塊 SCIA 和 SCIB,這兩個模塊均有串口接收引腳 SCIRXD 及串口發送引腳SCITXD。RS485 總線接口電路如圖 6 所示,其中,兩個 SN65HVD11 輸出端 A 端及 B 端均分別連接至RS485 總線 A、 B, 從而形成了總線終端的雙余度接口;SN65HVD11的RE端與DE端并聯后, 與主處理器DSP的控制信號 485C 相連,構成一個半雙工的總線接口,因此在任意時刻,該收發器只能處于接收狀態(485C為低電平) 或發送狀態 (485C 為高電平) ; SN65HVD11的 R 端及 D 端分別與 DSP 的串口模塊接口 SCIRXD及 SCITXD 相連;R1 為 120Ω,是 RS485 總線的匹配電阻,在圖 1 所示的通信網絡中,僅有 2 個總線接口處需加入該電阻, 以滿足 RS485 總線的阻抗匹配要求;R2 為串口 SCIB 接收端的上拉電阻, 由于 DSP 的該引腳內部沒有上拉,需外接上拉電阻保證該引腳在總線空閑時始終為高。需要注意的是,為提高通信網絡的可靠性,減小 RS485 總線上的共模干擾等問題,需將總線上各個節點的地線連接起來,形成共同的低阻抗信號地。

5.2 多主通信的軟件設計

本文中所涉及的 RS485 總線通信網絡包括 2 個主處理器 LBPCU 及 RBPCU,多個從處理器 RPDU 及GCU。軟件設計主要包括:主處理器發送,主處理器接收,主處理器自檢測,從處理器發送,從處理器接收。由于從處理器不涉及優先級改變及總線監聽等過程,只是常規的指令響應和數據發送,本文只給出主處理器發送、接收及自檢測的流程。主處理器發送數據或指令前,需偵聽總線是否空閑,完成一次數據或指令發送后,需修改優先級。其軟件流程如圖 7 所示, 圖中 Pri 表示主處理器當前的優先級,t 為等待時間,其計算方法如式(1)所示。

據的發送和接收過程, 串口 SCIB 監控串口 SCIA 是否正常,實現通信的自檢測。

串口 SCIB 實現自檢的過程如下:在主處理器發送數據時,串口 SCIB 將串口SCIA 發送的數據讀回,若與發送的數據相同,則表明串口 SCIA 發送正常;在主處理器接收數據時,若串口 SCIB 接收的數據與串口 SCIA 相同,則表明串口SCIA 接收正常。自檢測的流程如圖 9 所示。

5.3 實驗結果

本文利用 DSP 及收發器構成了如圖1 所示的通信網絡, 并進行了相關實驗。 圖10為LBPCU的串口SCIA發送數據時,引腳 SCIATXD 及控制信號 485CA 的波形,由圖 10 可知接口電路能夠正常工作。圖 11 為LBPCU 運行時, 串口 SCIA 的數據發送引腳 SCIATXD及接收引腳 SCIARXD 上的電壓波形,由圖 11 可知,系統運行時沒有發生總線沖突現象。

.結束語

本文針對飛機配電系統通信網絡的要求及 RS485總線的特點,設計了一套帶有多處理器的 RS485 通信網絡。文章著重研究了避免 RS485 總線沖突的方法,提出了一種適用于飛機配電系統通信網絡的避免總線沖突方法,并用實驗驗證了方法的正確性,實驗結果表明本文設計的方法能夠實現飛機配電系統的通信,并避免總線發現沖突。該方法同樣適用于其他含有少數主處理器和多數從處理結構的通信網絡。


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