Rs485通信电路及采用该电路的节点的故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RS485总线通信技术。
【背景技术】
[0002]作为一种常用的工业领域通信总线，RS485通信以其通信距离长、通信稳定、布线简单而得到广泛应用。但作为一个主从式的通信总线，在实际使用中通常要求总线上所有节点以主节点为起始，至最末节点间采用总线拓扑、且以“手拉手”方式连接。
[0003]现有的采用RS485总线通信的设备，其内部的RS485通信电路原理图如图1所示。该RS 485通信电路包括微处理器芯片91、光电隔离电路92和RS485收发器芯片93。微处理器芯片91上的TTL电平串行通信及RTS控发引脚，通过光电隔离电路92隔离后，连接到RS485收发器芯片93的TTL电平引脚上，通过RS485收发器芯片93转换为A、B差分总线信号，连接至RS485总线上。
[0004]采用RS485总线互连的设备，其在工业环境中的安装位置各异，有些设备或某段总线的位置周围可能存在强大的电磁干扰，这些干扰严重时会导致该设备的RS485通信电路中的RS485收发器芯片发生短路性质的故障。此时，会导致整个网络瘫痪无法通信。而网络瘫痪故障的识别和解除通常都需要人工现场排查，费时费力，且还容易在排查过程中认为制造一些故障。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有故障自检功能的RS485通信电路。
[0006]本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种利用上述的RS485通信电路进行故障自检的方法。
[0007]本发明所要解决的又一技术问题在于提供采用上述的RS485通信电路的从节点和主节点检测通信故障的方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明所采用的方案是:
本发明提供了一种RS485通信电路,包括微处理器、第一隔离电路、第一 RS485收发器；微处理器通过第一隔离电路与该第一 RS485收发器的一端连接；其特点在于，该RS485通信电路还包括第二隔离电路、第二 RS485收发器、切换电路、第三隔离电路和切换驱动电路；微处理器通过第二隔离电路与第二 RS485收发器的一端连接，并通过第三隔离电路与所述切换驱动电路的输入端连接，切换驱动电路的输出端与切换电路的控制输入端连接；切换电路的第一导通端与第一 RS485收发器的另一端连接，切换电路的第二导通端与第二RS485收发器的另一端连接，切换电路的第三导通端与RS485总线连接；该切换电路用于在微处理器的控制下选择性地将第一 RS485收发器的另一端连接到RS485总线或第二 RS485收发器的另一端。
[0009]本发明还提供了一种用上述的RS485通信电路自检故障的方法，包括以下步骤: 微处理器控制切换电路，使第一 RS485收发器与第二 RS485收发器连接，形成自回环电路；
微处理器通过第二隔离电路向第二 RS485收发器发送通信报文，之后若通过第一隔离电路从第一 RS485收发器接收到了正确的通信报文，则判断该自回环电路的发送通路正常，若未接收到通信报文或接收到的通信报文不正确，则判断所述的发送通路存在故障；微处理器通过第一隔离电路向第一 RS485收发器发送通信报文，之后若通过第二隔离电路从第二 RS485收发器接收到了正确的通信报文，则判断该自回环电路的接收通路正常，若未接收到该通信报文或接收到的通信报文不正确，则判断所述的接收通路存在故障；
若发送通路和接收通路均正常，微处理器判断第一 RS485收发器、第一隔离电路、第二RS485收发器、第二隔离电路均工作正常。
[0010]本发明还提供了一种RS485通信网络的从节点检测通信故障的方法，所述的从节点包括上述的RS485通信电路；该从节点检测故障的方法包括以下步骤:
通过该RS485通信电路侦听RS485网络上的通信报文；
如果在预定时间内未侦听到任何符合组帧规则的通信报文，则微处理器启动RS485通信电路自回环测试；
若RS485通信电路自回环测试的结果为第一 RS485收发器和第一隔离电路均工作正常，则微处理器控制切换电路，使第一 RS485收发器与RS485总线连接；若RS485通信电路自回环测试的结果为存在故障，则微处理器控制切换电路，使第一 RS485收发器与第二RS485收发器保持连接。
[0011]本发明还提供了一种RS485通信网络的从节点检测通信故障的方法，所述的从节点包括上述的RS485通信电路；该主节点检测故障的方法包括以下步骤:
通过该RS485通信电路召测RS485网络上所有从节点的数据；
如果连续N个轮询周期均未召测到任何从节点的数据，则微处理器启动RS485通信电路自回环测试；其中，N > I ；
若RS485通信电路自回环测试的结果为第一 RS485收发器和第一隔离电路均工作正常，则微处理器控制切换电路，使第一 RS485收发器与RS485总线连接；若RS485通信电路自回环测试的结果为存在故障，则微处理器控制切换电路，使第一 RS485收发器与第二RS485收发器保持连接。
[0012]采用上述技术方案后，RS485总线上的节点能够自检是否存在故障。一旦出现故障，可以自动从总线上隔离开，保证总线上其他节点不受影响。此外，RS485总线上的节点还能将故障节点信息上报至设备管理人员手中，改变了原先RS485总线故障需要人工排查、处理的状况，大大提高了检测的效率，从而实现RS485总线的远程维护。
【附图说明】
[0013]图1是现有的RS485通信电路的电路原理图。
[0014]图2是根据本发明一实施例的RS485通信电路的电路原理图。
[0015]图3是根据本发明一实施例的一种RS485通信网络的从节点检测通信故障的方法的流程示意图。
[0016]图4是根据本发明一实施例的一种RS485通信网络的主节点检测通信故障的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明做出进一步详细描述。
[0018]请参考图2。根据本发明一实施例的一种RS485通信电路,包括微处理器1、第一隔离电路21、第一 RS485收发器31、第二隔离电路22、第二 RS485收发器32、切换电路4、第三隔离电路23和切换驱动电路5。
[0019]其中，微处理器I通过第一隔离电路21与第一 RS485收发器31的一端连接，通过第二隔离电路22与第二 RS485收发器32的一端连接，通过第三隔离电路23与切换驱动电路5的输入端连接，切换驱动电路5的输出端与切换电路4的控制输入端连接，用于驱动该切换电路4。
[0020]切换电路4的第一导通端与第一 RS485收发器31的另一端连接,切换电路4的第二导通端与第二 RS485收发器32的另一端连接，切换电路4的第三导通端与RS485总线连接。切换电路4用于在微处理器I的控制下选择性地将第一 RS485收发器31的另一端连接到RS485总线或第二 RS485收发器32的另一端。
[0021]在该RS485通信电路中，第一 RS485收发器31用于与外部RS485总线进行通信，其在平时通过切换电路4与RS485总线连接；而第二 RS485收发器32仅用于内部自回环测试，平时与外部的RS485总线隔离，在需要对RS485通信电路进行故障检测时与第一 RS485收发器31组成自回环电路，故它本身不会受到外部影响而出现损坏，也避免了自回环电路异常造成的误判。
[0022]在一具体的实施方式中，上述的第一隔离电路21、第二隔离电路22和第三隔离电路23均采用光电隔离电路，切换电路4由切换开关构成。
[0023]上述的RS485通信电路检测故障的方法，包括以下步骤:
微处理器I控制切换电路4，使第一 RS485收发器31与第二 RS485收发器32连接，形成自回环电路；
微处理器I通过第二隔离电路22向第二 RS485收发器32发送通信报文，之后若通过第一隔离电路21从第一 RS485收发器31接收到了正确的通信报文，则判断该自回环电路的发送通路正常，若未接收到通信报文或接收到的通信报文不正确，则判断所述的发送通路存在故障；
微处理器I通过第一隔离电路21向第一 RS485收发器31发送通信报文，之后若通过第二隔离电路22从第二 RS485收发器32接收到了正确的通信报文，则判断该自回环电路的接收通路正常，若未接收到该通信报文或接收到的通信报文不正确，则判断所述的接收通路存在故障；
若发送通路和接收通路均正常，微处理器判断第一 RS485收发器31、第一隔离电路21、第二 RS485收发器32、第二隔离电路22均工作正常。
[0024]上述的方法中，微处理器I在判断第一 RS485收发器31、第一隔离电路21、第二RS485收发器32、第二隔离电路22工作正常后，可控制切换电路4，使第一 RS485收发器31与RS485总线连接，从而在完成自回环电路的测试后恢复与RS485总线的正常通信。而只要当微处理器I判断出自回环电路的发送通路或接收通路中的任一者存在着故障，可以继续保持第一 RS485收发器与第二 RS485收发器连接的状态，从而将存在故障的、使用该RS485通信电路的设备与RS485总线隔尚开。
[0025]RS485总线属于“一主多从”的通信总线，其正常工作取决于每一个节点是否正常工作。正常情况下，RS485通信网络中的每一个从节点都有一个不同的地址，每个从节点都侦听RS485网络上的通信报文，通信报文都遵循一定的组帧规则，从节点内的微处理器对侦听到的通信报文进行判断，如果是针对本地址的通信报文则做出应答，该应答报文网络上的所有节点也能侦听得到。本发明的RS485通信网络的从节点检测通信故障的方法正是依据于上述原理。其中，该从节点包括前述的RS485通信电路。
[0026]请参考图3，该从节点检测故障的方法包括以下步骤:
通过RS485通信电路侦听RS485网络上的通信报文；
如果在预定时间内未侦听到任何符合组帧规则的通信报文，则微处理器I启动RS485通信电路自回环测试；其中，该RS485通信电路自回环测试包括以下步骤:a、微处理器I控制切换电路4，使第一 RS485收发器31与第二 RS485收发器32连接，形成自回环电路；b、微处理器I通过第二隔离电路22向第二 RS485收发器发送通信报文，之后若通过第一隔离电路21从