一、柴油发电机RS485通信接口和通信协议

      目前在智能发电机组中，常用的通信接口方式有RS232、RS485、CAN总线及光纤等。

1、RS232接口

      通用性强，应用广泛，但由于传输距离仅在15M内且为点对点通信，因此在中央监控系统中受到限制，通常需增加接口转换器，将其转换成其它适应长距离通信的接口，因此在针对应用于中央监控的设备上，不宜采用该接口。

2、RS485接口

     采用差动传送模式，有效传输络可达到1200M，传送波特率可达到100KB/S，可以总线方式工作，且接口硬件简单，在自动控制领域得到广泛应用，适用于数据传输量不大，实时性要求不高的场合。

3、其他模式

      CAN总线、光纤等通信模式，具有高速、长距离传输的特点，但相应硬成本较高，软件编程复杂。

      通过上述分析对比，发电机组的通信接口采用RS485最为合适。

二、硬件设计

      硬件结构主要由PIC18F8680单片机RS485总线驱动模块组成。

（1）PIC18F8680内置了一个的独立增强型USART：支持RS-485和RS-232、4个定时器模块等，因此可方便、简化通信软件；RS485总线驱动模块采用MAX1483，MAX1483工作于半双工模式，内部包含一个发送器和一个接收器，在工作时需要通过使能端来控制“收”和“发”，将其使能端RE和DE连接到一起，然后接到单片机的RE4，在软件中对RE4置1和0控制MAX1483的“收”和“发”。

（2）RS485标准采用差分传输，本身已具有一定的抗干扰能力，在其传输电路上并一个压敏元件SA13CA，可有效提高对高能量电磁干扰的防护能力。

三、通信协议的制定

      MODBUS通信协议是通用工业标准的通信协议，是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如RS485网)和其它设备之间可以通信，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

1、通讯方式

      MODBUS通信方式为主--从方式，报文形式为请求/响应帧方式。主机初始化和控制所有在RS485通信回路上传递的信息，每次通信均由主机发起，不需求握手。主机发出请求帧后，等待从机返回响应帧直至响应超时。对于广播报文不返回响应帧。在RS485等允许多个站点的网络中，只能有一个从站响应主站的请求；所有RS485环路上的通信都以“打包”方式发生。一个包裹中最多可含255个字节。组成这个包裹的字节构成标准异步串行数据，并按8位数据位，1位停止位，无校验位的方式传递。串行数据流由类似于RS232C中使用的设备产生；主站发送包裹称为请求帧，从站发送包裹称为响应帧。

      MODBUS协议可以采用ASCII或者RTU两种数据模式传送数据。本设计采用RTU模式，在此模式下，发送消息至少要以3.5个字符时间的间隔开始，整个消息帧必须作为一连续的流传输。

      其中设备地址用于确定目的站从机，其在网络中各子站的唯一标识号，有效的从站地址范围从1～247：MODBUS功能代码用来命令从设备响应行为，有关功能码见表1：CRC(循环冗长检测)用于检测接收到的帧是否错误。本设计使用了功能号为03、16和06，功能号为03的用于遥信和遥测，功能号为06的用于遥控，功能号为16的用于设置参数。

表1    MODBU功能码

2、通信协议帧的数据结构

（1）功能码03请求帧：

      起始寄存器地址：期望读取的寄存器顺序序列中的第一个寄存器地址；

      寄存器数：期望读入的寄存器序列的寄存器数目。

（2）功能码03响应帧：

      字节数：随后寄存器数据域的字节总长度；

      寄存器数据(N)：从机响应读取的N个寄存器内容数据，寄存器数据以字为单位。

（3）功能码16请求帧：

      写入的寄存器内容数据(N)：主机写入从机的N个寄存器内容数据，寄存器数据以字为单位。

（4）功能码16响应帧与功能码03请求帧结构相同，内容与请求帧的对应内容相同。

（5）功能码06请求帧：

      寄存器地址：期望写入的寄存器地址；

      写入寄存器内容数据：主机写入从机单个寄存器内容数据，寄存器数据以字为单位。功能码06响应帧与功能码06请求帧相同。

四、软件编程

      软件采用C语言混合汇编语言编制，主要包括初始化程序、USART接收中断服务程序、主程序等，程序流程框图见图3。USART接收中断服务程序主要用于接收来自RS485总线的串行数据。在主程序中，当检测到有一帧接收完成标志置位，则对该帧进行处理，首先计算CRC校检是否正确，若正确再判断地址域是否为本机地址，若是本机地址，则按上位机的命令组成响应帧，并利用发送中断发送响应帧。 

初始化程序：

TRISC=0xC0：//设置C口方向

TRISE=0：// RE4为输出

PORTEbits.RE4=0：CommTimeOut=0：//用于检测接收字符时间间隔

//5ms计时器TMR1H=0xEC：TMR1L=0x86;

T¹CON=0x81：//主计时器，5ms 

JSTime1=40：//

IPR1bits.TMR1IP=0：//计时器中断低优先级

PIE1bits.TMR1IE=1：使能计时器中断

SPBRG=25：//波特率设为9600 BPS;

TXSTA=0x24：//使能串口发送，选择高速波特率

RCSTA=0x90：//使能串口工作，连续接收

IPR1bits.RCIP=1：//串口中断高优先级

IPR1bits.TXIP=1：PIE1bits.RCIE=1：//使能接收中断

RCONbits.IPEN=1：//使能中断优先级

INTCONbits.GIEL=1：开放低优先级中断

INTCONbits.GIEH=1：开放高优先级中断

USART接收中断服务程序

void Highlnt()

｛

OldBsr2=BSR;

BSR=0;

if(PIRIbits.RCIF)//判断是否为串口接收中断

｛

CommBuffer[CommPoint]=RCREG：//接收数据并存储CommPoint++;

CommTimeOut=2：//接收字符时间间隔为2*5ms=10ms

｝

if((PIR1bits.TXIF)&&(bRTE))//判断是否为串口发送中断

｛

if(CommPoint>CommTXCounter)//如果发送完成

｛ PIE1bits.TXIE=0：//禁止发送中断PORTEbits.RE4=0：//置接收状态CommPoint=0;

｝

else如果发送未完成

｛

TXREG=CommBuffer[CommPoint];

发送数据

CommPoint++;

｝

｝

BSR=OldBsr2;

｝

定时中断服务程序

void LowInt()

｛

OldBsr1=BSR;

BSR=0;

if(PIRIbits.TMR1IF==1)

｛

PIRIbits.TMR1IF=0;

TMR1H=0xEC;

TMR1L=0x86;

_asm//汇编开始

//通信接收时间间隔=0转Lab5，不等0就减1：减1后如不等0转Lab5，如等0则TSTFSZ CommTimeOut，1

DECFSZ CommTimeOut，0x1，0x1//BRA Lab5

BCF PIE1，5，0///禁止接收中断BSF STime2，0，1 //置位一帧接收

完成标志，在主程序中处理

MOVFF CommPoint，DataLen //接收字符数赋值

CLRF CommPoint，1 //

BSF PIE1，5，0//使能接收中断

Lab5:

endasm//汇编结束

｝

BSR=OldBsr1;

｝

以上内容仅供参考