专利名称：一种容错性好且高效的rs-485网管结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信设备的网管和控制信令的技术，尤其涉及在机架式通信设备中网管盘通过EIA RS-485总线和机盘组成一种高容错性而且高效率的网络，实现对机架式设备的网管。
背景技术：
EIA(Electronic Industries Association电子工业联合会)RS-485总线被广泛用在通信设备，尤其是机架式通信设备的网管上。
机架式通信设备一般都具有一个对所有机盘以及整机进行信息采集、控制和管理的单元。这个单元可能是一个独立的机盘或者是属于交换盘的一部分。为了描述的方便，将这个单元称为“管理盘”。管理盘和各个机盘通过EIA RS-485总线1连接，组成一个网络，即现有的“广播式EIA RS-485网管结构”，如图1所示。
在现有的广播式EIA RS-485网管结构中，位于管理盘的EIA RS-485站是整个网络的“主站”；位于其它机盘上的EIA RS-485站是“从站”。主站2的EIARS-485发送差分线对Y、Z连接所有从站3的EIA RS-485接收差分线对A、B；所有从站3的发送差分线对Y、Z都连接主站2的接收差分线对A、B。主站2是每一次数据通信过程的发起者。正常情况下，从站3不会主动向主站2发起通信。但是，理论上，任何一个从站，在任何时刻都可以使用总线1向主站2发送数据。从站3在何时向主站2发送数据决定于从站3自己，主站2实际上没有对从站3使用总线1的管理能力。主站2的数据帧都是以广播的方式发送，所有的从站3都会收到主站2发出的任何一个数据帧。总线1上数据帧中都带有“源站地址”和“目的站地址”字段。背板对每一个槽位都有一个编址，表示该盘位的“站地址”。机盘的MCU(Micro Computer Unit微型计算机控制单元)在上电的第一时刻从本槽位读取本站的地址。每当从站收到一个数据帧，都要中断当前的任务，对该数据帧进行目的地址检查，只对目的站地址等于本站地址或等于规定的广播地址的数据帧响应，对于其它目的站不等于本站地址也非广播地址的数据帧则丢弃。
现有的广播式EIA RS-485网管结构的使用及其缺陷现有的广播式EIA RS-485网管结构的总线共享技术是目前机架式通信设备普遍采用的设备网管技术。在实际的使用中，这种总线共享技术逐渐暴露出缺点，主要表现是某一个机盘上的从站发生软件或者硬件故障时，会导致两个错误的状态①故障从站一直占有发送差分线对Y、Z，导致其它从站不能正常向主站发送数据；②在其它从站向主站发送数据的时候，故障从站恰好也在这个时候使用差分线对Y、Z，使发送信号叠加，从而干扰其它从站的数据发送。尤其是第二种错误，当故障从站响应主站的时间异常的时候很容易发生。
现有的广播式EIA RS-485网管结构除了上述主要缺点之外，还存在其它一些缺点，如从站的MCU负责对本机盘的信息采集。但是，EIA RS-485总线上的每一个主站发出的数据帧都会使每一个从站的MCU中断本机盘的信息采集等任务，去处理接收到的数据帧，降低了从站的MCU的利用率。还有就是，在备板的槽位上必须占用连接器的若干插针资源用来对槽位编址。
但是，采用这种广播式的EIA RS-485总线共享技术也有一个优点，那就是，主站能够以广播的方式下达配置命令。特别是当机盘的种类单一的时候，采用这种技术的优势就更加明显。
发明内容
本发明的目的就在于既保持现有的广播式EIA RS-485组网结构这种总线共享技术的优点，同时也避免其上述的缺点，提供用于中、小型机架式设备内部网管和控制的一种容错性好且高效的RS-485网管结构。经过反复验证和比较，发现本发明能很好地解决这个问题。
本发明的目的是这样实现的
增加主站对从站发送、接收使能和禁止功能，从而变现有EIA RS-485总线上只支持广播方式传输数据帧为既支持单播方式也支持广播方式；同时，变现有EIA RS-485总线的全时共享方式为由主站管理的分时共享方式。
具体地说，本发明的技术方案是1、主站通过译码器来选择其希望通信的从站。译码器的输出通过一个标准逻辑与门电路控制从站的输入输出使能。译码器输出状态中保留一个输出状态，连接到所有的门电路的输入端。这一个状态作为广播方式通信的选择状态。当主站通过地址选择选中这个输出状态的时候，所有从站的输入输出全部被使能。在没有被选中之前，所有从站的输入和输出都是禁止的。
2、如图2，主站2和第一从站3.1、第二从站3.2、第三从站3.3，通过EIARS-485总线1组成对等实体；主站2的EIA RS-485发送差分线对Y、Z连接所有从站3的EIA RS-485接收差分线对A、B；所有从站3的发送差分线对Y、Z都连接主站2的接收差分线对A、B。
主站2又与译码器4连接；译码器4又分别与标准与逻辑门5连接；标准与逻辑门5又分别与从站3连接。
需要说明的是，本方案说明中，仅仅以1个主站和3个从站为例，只是为了叙述的简洁。本方案的原理也适用于更多从站的机架。另外，具体的实施中，每一个机盘所在的槽位上的连接器都有一个插针用来检测该机盘是否存在。背板上或主站所在的管理盘上，将其用电阻上拉；机盘上，将其直接连接到信号地。管理盘检测到该信号为“1”，表示该槽位没有机盘。管理盘检测到该信号为“0”，表示该槽位存在机盘。
工作原理是主站2通过2位地址选择线Addr0、Addr1控制译码器4；译码器4的低有效使能的输出信号分别控制第一标准与逻辑门5.1、第二标准与逻辑门5.2、第三标准与逻辑门5.3；第一标准与逻辑门5.1、第二标准与逻辑门5.2、第三标准与逻辑门5.3输出信号又分别控制第一从站3.1、第二从站3.2、第三从站3.3。
译码器的真值标及其输出的控制作用是地址 输出 控制意义
00 Y0 连接标准与逻辑门5.1，使能第一从站3.1的485输入和输出；01 Y1 连接准准与逻辑门5.2，使能第二从站3.2的485输入和输出；10 Y2 连接标准与逻辑门5.3，使能第三从站3.3的485输入和输出；11 Y3 连接3个标准与逻辑门5，使能所有从站3的485输入和输出。
管理盘的2位地址选择线Addr0、Addr1的3个地址选择00、01、10分别用来选通三个从站3.1、3.2、3.3。地址11用来作为广播方式的选择地址。
本发明具有以下优点和积极效果①主站控制了所有从站的输入输出使能。其中，控制所有从站输入使能的好处就是当主站向某一从站发送数据的时候，其它从站不再“听见”这个数据帧，从而提高了从站MCU的利用率。控制所有从站输出使能的好处就是当某一从站出现软、硬件故障，而在不恰当的时候使用公用发送总线时，由于输出被主站关闭，所以，故障从站不会对主站与其它从站的通信造成影响。
②背板上机盘槽位的插座上不必再专门拿出插针作为该槽位的地址编码。主站除了使用广播方式向从站通信之外，每一次通信都必须首先通过地址选择控制线选中希望通信的从站。也就是说，主站总是知道自己正在与哪一个从站进行通信。
③通信的数据帧中不必再包含“目的站地址”和“源站地址”字段，从而使通信的效率提高。从站的处理流程也变得简单。即从站只要收到了数据帧，就可可以直接进行命令字段的解析，然后响应。不必再进行地址分析。
毫无疑问，本发明还保留了现有技术方案中的优点，即主站可以用广播的方式向从站下达命令。
总之，本发明具有通信容错性好而且通信效率高的特点，与以太网联网方式相比，成本更低廉。
本发明的使用范围以机架式系统结构组成的中、小型路由器，中、小型交换机，中、小型综合接入设备，中、小型传输设备，以及为电信网建设和数据网建设所采用的其它各类设备。
图1-现有的广播式EIA RS-485组网结构示意图；
图2-本发明示意图；图3-标准逻辑非门与EIA RS-485收发器连接图。
其中1-总线；2-主站(管理盘)；3-从站(业务盘)，包括第一从站3.1，第二从站3.2，第三从站3.3，……第N从站3.N；4-译码器，本实施例选用美国Texas Instruments公司的SN74AHCT138；5-标准与逻辑门电路，包括第一标准与逻辑门电路5.1，第二标准与逻辑门电路5.2，第三标准与逻辑门电路5.3，……5.N，本实施例选用美国OnSemiconductor公司的MC14081B；6-标准逻辑非门电路，本实施例选用美国Texas Instruments公司的SN74AHC1G04；7-收发器；A、B-接收差分线对；Y、Z-发送差分线对。
具体实施例方式
本发明已经在本发明人的自主开发研制的F-engineB2112(F-engine为武汉烽火网路公司注册商标)设备中实现。F-engineB2112设备包括1个主站(管理盘)2和13个从站(业务盘)3，主站2和从站3之间的连接关系见图2；实施例中译码器4采用了多个3-8译码器组合实现译码。
在此，只对设备中具有收发使能功能的EIA RS-485从站3作具体介绍，以便实施。
由图3可知，F-engineB2112设备中使用的EIA RS-485收发器7是AnalogDevices公司的ADM489。Enable#(使能)信号是从站EIA RS-485收发器7的输入输出使能控制。Enable#信号直接控制收发器7的输入使能RE信号(低有效)，Enable#信号还通过一个标准逻辑非门电路6控制收发器7的输出使能DE信号(高有效)。主站(管理盘)2通过Enable#信号实现了对EIA RS-485从站3的输入输出的控制。
权利要求
1.一种容错性好且高效的RS-485网管结构，包括现有的广播式EIA RS-485网管结构，其主站(2)和从站(3)，通过EIA RS-485总线(1)组成对等实体，即主站(2)的发送差分线对(Y、Z)连接所有从站(3)的接收差分线对(A、B)；所有从站(3)的发送差分线对(Y、Z)都连接主站(2)的接收差分线对(A、B)；其特征在于主站(2)又与译码器(4)连接；译码器(4)又分别与标准与逻辑门(5)连接；标准与逻辑门(5)又分别与从站(3)连接。
2.按权利要求1所述的一种容错性好且高效的RS-485网管结构，其特征在于主站2和从站3之间有相互连接的标准逻辑非门电路(6)和收发器(7)。
3.按权利要求1所述的一种容错性好且高效的RS-485网管结构，其特征在于译码器(4)选用美国Texas Instruments公司的SN74AHCT138。
4.按权利要求1所述的一种容错性好且高效的RS-485网管结构，其特征在于标准与逻辑门电路(5)选用美国On Semiconductor公司的MC14081B。
5.按权利要求1所述的一种容错性好且高效的RS-485网管结构，其特征在于标准逻辑非门电路(6)选用美国Texas Instruments公司的SN74AHC1G04。
6.按权利要求1所述的一种容错性好且高效的RS-485网管结构，其特征在于收发器(7)是Analog Devices公司的ADM489。
全文摘要
本发明公开了一种容错性好且高效的RS－485网管结构，涉及通信设备的网管和控制信令的技术。本网管结构是主站(2)和从站(3)通过EIA RS－485总线(1)组成对等实体，即主站(2)的发送差分线对(Y、Z)连接所有从站(3)的接收差分线对(A、B)；所有从站(3)的发送差分线对(Y、Z)都连接主站(2)的接收差分线对(A、B)；主站(2)又与译码器(4)连接；译码器(4)又分别与标准与逻辑门(5)连接；标准与逻辑门(5)又分别与从站(3)连接。本发明具有通信效率高、容错性好的特点，与以太网联网方式相比，成本更低廉。
文档编号H04L12/24GK1555154SQ200310111640
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者万军桥, 万海荣, 张勇, 郑朝晖, 刘军祥, 李小夏, 陈燕杰 申请人:武汉烽火网络有限责任公司