解析多处理器模式下RS485总线在飞机配电系统中的应用

结合主从通信原理和差别延时侦听总线的方法，整个通信网络的运行方式如下：设某时刻 RS485 总线空闲，LBPCU 为最高级别主处理器，则 LBPCU 监听总线后可发送三种数据：一是向所有 GCU 及 RPDU发送 Y/N 状态询问指令 cmdY/N， 二是向部分 GCU 及RPDU 发送数据上报指令 cmdk，三是向 RBPCU 发送数据，这三种发送过程如图 5 所示。若 LBPCU 发送了 Y/N 状态询问指令 cmdY/N，则 RBPCU 及 LBPCU均可得知所有 GCU 及 RPDU 是否有数据上报要求;若 LBPCU 发送了数据上报指令 cmdk， 该指令中包含需上报数据的所有从处理器的地址，这些从处理器进行数据轮报，在这个过程中，LBPCU 及 RBPCU 均接收所有数据的上报; 若LBPCU向RBPCU发送了数据，则数据中应当包含 LBPCU 的工作状态。

无论 LBPCU发送了哪种数据，在动作完成后都降低优先级，同时RBPCU 提高优先级， 此时 RBPCU 的优先级变为最高。此后，当总线空闲时，则可由 RBPCU 控制总线，其动作方式与 LBPCU 一致。

5 .多处理器 R S 4 8 5 总线的实现

5.1 RS485 总线接口电路的设计

本文中 RS485 总线终端由 TI 公司的 DSPTMS320F2812 及 RS485 收发器 SN65HVD11 构成。DSP 内自带了 2 个串口模块 SCIA 和 SCIB，这两个模块均有串口接收引脚 SCIRXD 及串口发送引脚SCITXD。RS485 总线接口电路如图 6 所示，其中，两个 SN65HVD11 输出端 A 端及 B 端均分别连接至RS485 总线 A、 B， 从而形成了总线终端的双余度接口;SN65HVD11的RE端与DE端并联后， 与主处理器DSP的控制信号 485C 相连，构成一个半双工的总线接口，因此在任意时刻，该收发器只能处于接收状态(485C为低电平) 或发送状态 (485C 为高电平) ; SN65HVD11的 R 端及 D 端分别与 DSP 的串口模块接口 SCIRXD及 SCITXD 相连;R1 为 120Ω，是 RS485 总线的匹配电阻，在图 1 所示的通信网络中，仅有 2 个总线接口处需加入该电阻， 以满足 RS485 总线的阻抗匹配要求;R2 为串口 SCIB 接收端的上拉电阻， 由于 DSP 的该引脚内部没有上拉，需外接上拉电阻保证该引脚在总线空闲时始终为高。需要注意的是，为提高通信网络的可靠性，减小 RS485 总线上的共模干扰等问题，需将总线上各个节点的地线连接起来，形成共同的低阻抗信号地。

5.2 多主通信的软件设计

本文中所涉及的 RS485 总线通信网络包括 2 个主处理器 LBPCU 及 RBPCU，多个从处理器 RPDU 及GCU。软件设计主要包括：主处理器发送，主处理器接收，主处理器自检测，从处理器发送，从处理器接收。由于从处理器不涉及优先级改变及总线监听等过程，只是常规的指令响应和数据发送，本文只给出主处理器发送、接收及自检测的流程。主处理器发送数据或指令前，需侦听总线是否空闲，完成一次数据或指令发送后，需修改优先级。其软件流程如图 7 所示， 图中 Pri 表示主处理器当前的优先级，t 为等待时间，其计算方法如式(1)所示。

据的发送和接收过程， 串口 SCIB 监控串口 SCIA 是否正常，实现通信的自检测。

串口 SCIB 实现自检的过程如下：在主处理器发送数据时，串口 SCIB 将串口SCIA 发送的数据读回，若与发送的数据相同，则表明串口 SCIA 发送正常;在主处理器接收数据时，若串口 SCIB 接收的数据与串口 SCIA 相同，则表明串口SCIA 接收正常。自检测的流程如图 9 所示。

5.3 实验结果

本文利用 DSP 及收发器构成了如图1 所示的通信网络， 并进行了相关实验。 图10为LBPCU的串口SCIA发送数据时，引脚 SCIATXD 及控制信号 485CA 的波形，由图 10 可知接口电路能够正常工作。图 11 为LBPCU 运行时， 串口 SCIA 的数据发送引脚 SCIATXD及接收引脚 SCIARXD 上的电压波形，由图 11 可知，系统运行时没有发生总线冲突现象。

.结束语

本文针对飞机配电系统通信网络的要求及 RS485总线的特点，设计了一套带有多处理器的 RS485 通信网络。文章着重研究了避免 RS485 总线冲突的方法，提出了一种适用于飞机配电系统通信网络的避免总线冲突方法，并用实验验证了方法的正确性，实验结果表明本文设计的方法能够实现飞机配电系统的通信，并避免总线发现冲突。该方法同样适用于其他含有少数主处理器和多数从处理结构的通信网络。