基于RS-485總線的可擴展局域網絡的研究

這2個背靠背的節點模塊又是子網之間的中繼站。同時還規定00H子網的00H節點，即地址為00000000?00000000的節點為整個網絡的最高管理者。局域網絡宜采用拓撲結構，以提高網絡運行效率，而鏈式結構可增加網絡的通信距離。RS-485總線構成的局域網絡結構示意圖如圖3所示（以00H、01H2個子網為例）。

3節點模塊的設計

該局域網絡的關鍵是節點模塊的設計。這也是本局域網絡的特色所在，其中軟件設計至關重要。節點模塊主要完成網絡的管理和通信。為了使模塊具有通用性，所有節點模塊具有相同的結構和軟件，只要按照網絡協議選擇好正確的地址，任一模塊都可相互替換。網絡中沒有專門的網絡服務器，任意一個節點模塊都具有服務器的功能。哪個節點模塊充當服務器是由其自身的地址決定的，因此節點模塊軟件應該具有自動識別地址的功能，以確定自己在網絡中的位置和角色。例如，當檢測到自身的地址是00001010?×0000000時，就知道自己是0AH子網中的OOH節點，并且是該子網中的管理者；當檢測到自身地址是00000000?×0000000時，就知道自己是整個局域網絡的最高管理者。節點模塊地址可由用戶自行設定。

為了實現即插即用功能，最高管理者必須定時向整個網絡廣播，以便收集網絡的運行情況（如是否有新節點加入，是否有節點從網絡上退出等）并形成網絡狀態注冊表，根據實際情況實時刷新。任何節點都可以向最高管理者取得該注冊表，以便管理人員從任一節點上獲得網絡運行狀態。

網絡空閑時，最高管理者不斷地向整個網絡發出詢問，監視是否有數據通信要求。子網內部的數據通信由該子網的管理者（節點地址為00H）協調，只有跨子網傳輸數據時，最高管理者（子網地址為00H，節點地址也是00H）才會干預。節點模塊中有8KB的SRAM作為數據緩沖區，另外有2KB的E2PROM用于保存注冊表等信息。單片機的串行通信口既要完成RS-485總線的通信，又要完成由RS-232總線到設備的通信，所以必須有通信口切換功能。平時單片機的串行通信口總是與RS-485總線相連，只有當設備需要傳輸數據時才切換到RS-232總線，所以系統還必須有對設備通信請求的檢測功能。限于篇幅，軟件具體編程在此不作敘述。節點模塊的結構如圖4所示。

4總結

理論上該局域網絡對節點的擴展沒有限制，但考慮到RS-485總線通信速度的限制，因此網絡規模不宜過大。由前面的結構分析可知，網絡的可靠性取決于子網。由于各子網間不會產生串擾，因此網絡的可靠性不會隨網絡的規模擴大而降低。這是一個通用的局域網絡，適合任何需要RS-485總線通信的場合，因此實用性非常強。