Thiết Kế Hệ Thống Truyền Thông Sử Dụng Lớp Vật Lý RS485 Trong Nhà Thông Minh Kèm Code

Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ và nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất của ngành kĩ thuật điện - điện tử, kĩ thuật vi xử lý. Với sự phát triển như vũ bão hiện nay thì kĩ thuật điện-điện tử, kĩ thuật vi xử lý đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa học – kĩ thuật khác và đã đáp ứng được mọi nhu cầu của người dân. Sự ra đời của các vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh ,khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật điện – điện tử. Để bước đầu làm quen dần với vi điều khiển, chúng em đã được các thầy cô giáo trong khoa giao cho đồ án môn học với đề tài: “ Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 trong nhà thông minh”

ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành MỤC LỤC GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp ngành kĩ thuật điện - điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kĩ thuật điện-điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kĩ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh ,khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện – điện tử Để bước đầu làm quen dần với vi điều khiển, chúng em thầy cô giáo khoa giao cho đồ án môn học với đề tài: “ Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh” Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI 1.1 Lớp vật lý (Physlcal layer) Lớp vật lý lớp mơ hình phân lớp chức truyền thông trạm thiết bị Lớp đảm nhiệm tồn cơng việc truyền dẫn liệu phương tiện vật lý Các qui định mô tả giao diện vật lý trạm thiết bị môi trường truyền thông: Các chi tiết cấu trúc mạng (bus, cây, hình sao, ) Kỹ thuật truyền dẫn (RS-485, MBP, truyền cáp quang, ) Phương pháp mã hóa bit {NRZ, Manchester, FSK, ) Chế độ truyền tải (dải rộng/dải sở/dải mang, đồng bộ/không đồng bộ) Các tốc độ truyền cho phép Giao diện học (phích cắm, giắc cắm, ) Lưu ý lớp vật lý hồn tồn khơng đề cập tới mơl trường truyền thơng, mà nói tới giao diện với Lớp vật lý cần chuẩn hóa cho hệ thống truyền thơng có lựa chọn vàl khả khác Trong hệ thống bus trường, lựa chọn không lớn quá, hầu hết dựa vài chuẩn kỹ thuật 1.2 Truyền thơng mã hóa liệu 1.2.1 Truyền thơng Truyền thơng q trình trao đổi thơng tin hai chủ thể với nhau, gọi đối tác giao tiếp, theo phương pháp qui định trước Đối tác điều khiển đối tác kia, quan sát trạng thái đối tác Các đối tác giao tiếp người hệ thống kỹ thuật - tức thiết bị phần cứng (đối tác vật lý) chương trình phần mềm (đối tác logic) Để thực việc giao tiếp hay truyền thơng ta cần tín hiệu thích hợp, tín hiệu tương tự hay tín hiệu số Sự phân biệt tín hiệu thơng tin dẫn tới phần biệt xử lý tín hiệu xử lý thơng tin, truyền tín hiệu với truyền thơng Có thể sử dụng dạng tín hiệu khác để truyền tải nguồn thông tin, tín hiệu mang nhiều nguồn thơng tin khác 1.2.2 Mã hóa Thơng tin cần trao đổl đốl tác mã hóa trước hệ thống truyền dẫn tín hiệu chuyển tới phía bên Trong thuật ngữ truyền thơng, mã hóa q trình biến đổi nguồn thơng tin (dữ liệu) cần trao đổi sang chuỗi tín hiệu thích GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành hợp để truyền dẫn Q trình thường bao gồm hal bước: mã hóa nguồn mã hóa đường truyền Trong q trình mã hóa nguồn, liệu mang thơng tin thực dụng hay liệu nguồn bổ sung thông tin phụ trợ cần thiết cho việc truyền dẫn, ví dụ địa bên gửi bên nhận, kiểu liệu, thơng tín kiểm lỗi, v.v Dữ liệu trước gửi phân chia thành nhiều gói liệu điện để phù hợp với phương pháp truyền, nén lại để tăng hiệu suất đường truyền, mã hóa bảo mật Như vậy, lượng thơng tin chứa đựng tín hiệu nhiều lượng thông tin thực dụng cần truyền tải Đối tác truyền thơng Đối tác truyền thơng Mã hóa/Giải mã Mã hóa/Giải mã Hệ thống truyền dẫn tín hiệu Hình 1.1: Ngun tắc truyền thơng Sau mã hóa nguồn, mã hóa đường truyền q trình tạo tín hiệu tương ứng Với bít gói liệu hay điện theo phương pháp định để phù hợp với đường truyền kỹ thuật truyền Hình 1.1 minh họa ví dụ mã hóa đường truyền đơn giản, bit thể mức điện áp cao bit mức điện áp thấp Mã hóa đường truyền đồng nghĩa với mã hóa bít, tín hiệu khâu mã hóa bit tạo tín hiệu truyền dẫn Đối với hệ thống truyền thơng khác, q trình mã hóa đường truyền bao hàm việc điều biến tín hiệu dồn kênh, cho phép truyền lúc nhiều nguồn thông tin truyền tốc độ cao Việc dồn kênh thực theo phương pháp phân chia tần số, phân chia thời gian phân chia mã Hình 1.2: Ví dụ mã hóa bít Trong tín hiệu truyền tải đi, cần có phương pháp để bên nhận phân biệt glớl hạn bit liệu nốl tiếp nhau, gọi phương pháp đồng hóa Để tạo điều kiện thực việc cách đơn giản, tín hiệu thường phát theo nhịp đặn, nhịp ứng với bit, minh họa Hình 1.2 GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chun ngành Q trình ngược lại với mã hóa giải mã, tức chuyển đổi tín hiệu nhận thành dãy bit tương ứng sau xử lý, loại bỏ thông tin bổ sung để tái tạo thông tin nguồn 1.3 Chuẩn RS485 RS- 485 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng hai dây dẫn A B Thông số Điều kiện Điện áp đầu hở mạch Đầu áp đầu có tải RLOAD = 54Ω Tối thiếu Tối đa ±1,5V ±6V ±,5V ±5V Dòng ngắn mạch Thời gian độ đầu ±250mA RLOAD = 54Ω CLOAD= 54Ω Điện áp chế độ chung RLOAD = 54Ω đầu Voc Độ nhạy cảm đầu vào -1V -7V≤ VCM≤12V 3V ±200mV Điện áp chế độ chung VCM -7V Trở kháng đầu vào 12K Ω 12V Bảng 1: Tóm tắt thơng số quan trọng RS-485 Đặc tính khác RS-485 có khả ghép nối nhiều điểm, dùng phổ biến hệ thống bus trường Cụ thể, 32 trạm tham gia ghép nối, định địa giao tiếp đồng thời đoạn RS-485 mà không cần lặp Để đạt điều này, thời điểm trạm phép kiểm soát đường dẫn phát tín hiệu, kích thích phải đưa chế độ trở kháng cao rỗi, tạo điều kiện cho kích thích trạm khác tham gia Chế độ gọi tri-State Một số vi mạch RS-485 tự động xử lý tình này, nhiều trường hợp khác việc thuộc trách nhiệm phần mềm điều khiển truyền thơng Trong mạch kích thích RS-485 có tín hiệu vào “Enable” dùng cho mục đích chuyển kích thích trạng thái phát tín hiệu trl-state GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.3: Sơ đồ kích thích (driver) thu (receiver) RS-485 1.3.1 Số trạm tham gia RS-485 cho phép nối mạng 32 tải đơn vị (unit load, UL), ứng vớl 32 thu phát nhiều hơn, tùy theo cách chọn tải cho mỗl thiết bị thành viên Định nghĩa tải đơn vị minh họa Hình 2.41 Thơng thường, thu phát thiết kế tương đương với tảl đơn vị Gần có cố gắng giảm tải xuống cịn 1/2UL 1/4UL, tức tăng trở kháng đầu vào lên hai bốn lần, Với mục đích tăng số trạm lên 64 128 Tuy nhiên, tăng số trạm theo cách gắn với việc phải giảm tốc độ truyền thơng, trạm có trở kháng lớn hoạt động chậm Hình 1.4: Qui định trạng thái logic tín hiệu RS-485 Giới hạn 32 tải đơn vị xuất phát từ đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền thông nhiều điểm Các tải mắc song song việc tăng tải làm suy giảm tín hiệu vượt GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành mức cho phép Theo qui định chuẩn, kích thích tín hiệu phải đảm bảo dịng tổng cộng 60mA vừa đủ để cung cấp cho: • Hai trở đầu cuối mắc song song tương ứng tải 60 Ω (120Ω đầu) với điện áp tối thiểu 1,5V tạo dịng tương đương với 25mA • 32 tải đơn vị mắc song song với dòng lmA qua tải (trường hợp xấu nhất), tạo dòng tương đương với 32mA 1.3.2 Tốc độ truyền tải chiều dài dây dẫn RS-485 cho phép khoảng cách tối đa trạm đầu trạm cuối đoạn mạng 1200m, không phụ thuộc vào số trạm tham gia Tốc độ truyền dẫn tối đa lên tới 10Mbit/s, số hệ thống gần có khả làm việc với tốc độ 12Mbit/s Tuy nhiên có ràng buộc tốc độ truyền dẫn tối đa độ dài dây dẫn cho phép, tức mạng dài 1200m làm việc với tốc độ 10MBd Quan hệ chúng phụ thuộc nhiều vào chất lượng cáp dẫn dùng phụ thuộc vào việc đánh giá chất lượng tín hiệu Tốc độ truyền tối đa phụ thuộc vào chất lượng cáp mạng, cụ thể đơi dây xoắn kiểu STP có khả chống nhiễu tốt loại UTP truyền với tốc độ cao Có thể sử dụng lặp để tăng số trạm mạng, chiều dài dây dẫn lên nhiều lần, đồng thời đảm bảo chất lượng tín hiệu Hình 1.5 : Quan hệ tốc độ truyền chiều dài dây dẫn tối đa RS-485 sử dụng đôi dây xoắn AWG 24 Cấu hình mạng RS-485 chuẩn EIA đưa mà có khả truyền thơng đa điểm thực dùng đường dẫn chung nhất, gọi bus Chính mà dùng làm chuẩn cho lớp vật lý đa số hệ thống bus thời Cấu hình phổ biến sử dụng hai dây dẫn cho việc truyền tín hiệu, minh họa Hình Trong trường hợp này, hệ thống làm việc với chế độ hai chiều gián đoạn (haft-duplex) trạm nhận quyền bình đẳng việc truy nhập đường dẫn Chú ý đường dẫn kết thúc hai trở hai đầu không phép đường dây Vì mục đích đơn giản, dây đất không vẽ đây, nhiên thực tế việc nối dây đất cần thiết GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.6: Cấu hình mạng RS-485 hai dây Một mạng RS-485 nối theo kiểu dây, hình 1.6 mơ tả Một trạm chủ (master) đóng vai trị điều khiển toàn giao tiếp trạm kể việc truy nhập đường dẫn Các trạm tớ (slave) liên hệ trực tiếp mà phải qua trạm chủ Trạm chủ phát tín hiệu yêu cầu trạm tớ có trách nhiệm đáp ứng vấn đề kiểm sốt thâm nhập đường dẫn việc khống chế trạm tớ không trả lời lúc Với cấu hình này, việc truyền thơng thực chế độ hai chiều toàn phần phù hợp với ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền tải thông tin cao, nhiên phải trả giá cho hai đường dây bổ sung 1.3.3 Cáp nối RS-485 chuẩn trọn vẹn mà chuẩn đặc tính điện học, không đưa qul định cho cáp nối nối Có thể dùng đơi dây xoắn, cáp trơn loại cáp khác, nhiên đôi dây xoắn loại cáp sử dụng phổ biến nhờ đặc tính chống tạp nhiễu xuyên âm 1.3.4.Trở đẩu cuối Do tốc độ truyền thông chiều dài dây dẫn khác nhiều ứng dụng, tất bus RS-485 yêu cầu sử dụng trở đầu cuối hai đầu dây sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống hiệu ứng phụ truyền dẫn tín hiệu, ví dụ phản xạ tín hiệu Trở đầu cuối dùng cho RS-485 từ 100Q đến 120Q Một sai lầm thường gây tác hại nghiêm trọng thực tế dùng trở đầu cuối trạm Đối với mạng bus có 10 trạm trở kháng tạo trở đầu cuối mắc song song 10Q thay khơng phải 50Í2 thông thường Chú ý tải trở đầu cuối chiếm phần lớn toàn mạch, nên trường hợp hậu gây dòng qua trở đầu cuối lấn át, tín hiệu mang thông tin tới thu suy yếu mạnh dẫn tới sai lệch hoàn toàn Một số nối có tích hợp sẵn trở đầu cuối, dùng jumper để chọn chế độ thích hợp tùy theo vị trí trạm mạng GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Phương pháp dùng phổ biến dùng điện trở nối hai dây A B đầu Phương pháp gọi chặn song song Điện trở chọn có giá trị tương đương với trở kháng đặc trưng (trở kháng sóng) cáp nối Như khơng có tín hiệu phản xạ chất lượng tín hiệu mang thông tin đảm bảo Nhược điểm phương pháp hao tổn nguồn hai điện trở Hình 1.7: Các phương pháp chặn đầu cuối RS-485 Phương pháp thứ hai gọi chặn RC, sử dụng kết hợp tụ c mắc nối tiếp với điện trở R Mạch RC cho phép khắc phục nhược điểm cách sử dụng điện trở nêu Trong lúc tín hiệu giai đoạn độ, tụ c có tác dụng ngắn mạch trở R có tác dụng chặn đầu cuối Khi tụ c đảo chiều cản trở dòng chiều có tác dụng giảm tải Tuy nhiên, hiệu ứng thông thấp {lowpass) mạch RC không cho phép hệ thống làm việc với tốc độ cao Một biến thể phương pháp chặn song song sử dụng rộng rãicó tên chặn tin cậy, có tác dụng khác tạo thiên áp tin cậy đảm bảo dòng tối thiểu cho trường hợp bus rỗl có cố 1.3.5.Nối đất Mặc dù mức tín hiệu xác định điện áp chênh lệch hai dây dẫn A B liên quan tới đất, hệ thống RS-485 cần đường dây nốl đất để tạo đường thoát cho nhiễu chế độ chung dịng khác, ví dụ dòng đầu vào thu Một sai lầm thường gặp thực tế dùng hal dây để nối hai trạm Trong trường hợp vậy, dòng chế độ chung tìm cách quay ngược trở lạl nguồn phát, xạ nhiễu môi trường xung quanh, ảnh hưởng tới tính tương thích điện từ hệ thống Nối đất có tác dụng tạo đường trở kháng nhỏ vị trí xác định, nhờ giảm thiểu tác hại gây nhiễu Hơn nữa, với cấu hình trở đầu cuối tin cậy, việc nối đất tạo thiên áp gỉữ mức điện áp tối thiểu hai dây A B trường hợp kể bus rỗi có cố GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 1.4 Truy nhập bus Master-Slave 1.4.1.Đặt vấn đề Trong mạng có cấu trúc bus, thành viên phải chia thời gian sử dụng đường dẫn Để tránh xung đột tín hiệu gây sai lệnh thơng tin, thời điểm đường dẫn điện tín phép truyền Chính mạng phải điều khiển cho thời điểm định thành viên mạng gửi thơng tin Cịn số lượng thành viên mạng muốn nhận thơng tin khơng hạn chế Một vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh hưởng tới chất lượng hệ thống bus phương pháp phân chia thời gian gửi thông tin đường dẫn hay phương pháp truy nhập bus Phương pháp truy nhập bus vấn đề hệ thống bus, phương pháp có ảnh hưởng khác tới tính kỹ thuật hệ thống Cụ thể, ta phải quan tâm tới ba khía cạnh: độ tin cậy, tính thời gian thực hiệu suất sử dụng đường truyền Tính thời gian thực khả đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin cách kịp thời tin cậy Còn hiệu suất sử dụng đường truyền mức độ khai thác, sử dụng đường truyền 1.4.2.Chủ/tớ (Master/Slave) Trong phương pháp chủ/tớ, trạm chủ (master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho trạm tớ (slave) Các trạm tớ đóng vai trị bị động, có quyền truy nhập bus gửi tín hiệu có yêu cầu Trạm chủ dùng phương pháp hỏi (polling) theo chu kỳ để kiểm soát toàn hoạt động giao tiếp hệ thống Nhờ vậy, trạm tớ gửi liệu thu thập từ trình kỹ thuật tới trạm chủ (có thể PLC, PC, v.v ) nhận thông tin điều khiển từ trạm chủ Hình 1.8: Phương pháp chủ tớ GVHD: Giang Hồng Bắc 10 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Trong số hệ thống, chí trạm tớ khơng có quyền giao tiếp trực tiếp với nhau, mà liệu cần trao đổi phải qua trạm chủ Nếu hoạt động giao tiếp diễn theo chu kỳ, trạm chủ có trách nhiệm chủ động yêu cầu liệu từ trạm tớ cần gửi sau chuyển tới trạm tớ cần nhận Trong trường hợp trạm tớ cần trao đổi liệu bất thường với trạm khác phải thơng báo u cầu trạm chủ hỏi đến sau chờ phục vụ Trình tự tham gia giao tiếp, hay trình tự hỏi trạm tớ người sử dụng qui định trước (tiền định) cơng cụ tạo lập cấu hình Trong trường hợp có trạm chủ nhất, thời gian cần cho trạm chủ hồn thành việc hỏi vịng thời gian tối thiểu chu kỳ bus Do vậy, chu kỳ bus tính tốn trước cách tương đối chắn Đây yếu tố thể tính thời gian thực hệ thống ■ Ưu điểm: Tiền định Đơn giản, đỡ tốn Trí tuệ tập trung trạm chủ ■ Nhược điểm Độ tin cậy phụ thuộc vào trạm Hiệu suất trao đổi liệu hai trạm tớ thấp ■ Ứng dụng chủ yếu Phổ biến hệ thống bus cấp thấp (bus trường hay bus thiết bị) Trao đổi thông tin diễn trạm chủ thiết bị điều khiển trạm tớ thiết bị trường module vào/ra Chính hai lý nêu trên, phương pháp chủ/tớ dùng phổ biến hệ thống bus cấp thấp, tức bus trường hay bus thiết bị, việc trao đổl thông tin diễn trạm chủ thiết bị điều khiển trạm tớ thiết bị trường module vào/ra phân tán Trong trường hợp thiết bị tớ có nhu cầu trao đổi liệu trực tiếp, trạm chủ có vai trị phân chia quyền truy nhập bus khơng kiểm sốt hồn tồn hoạt động giao tiếp hệ thống GVHD: Giang Hồng Bắc 11 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 1.5 So sánh RS 485 RS 232 Giao diện nối tiếp RS 232 hay cịn gọi V.24 mơ tả giao diện điện áp túy Mức điện áp sử dụng dao động khoảng từ -15V tớl 15V Khoảng từ 3V đến 15V ứng với giá trị logic 0, khoảng từ -15V đến -3V ứng với giá trị logic Hình 1.9: Qui định trạng thái logic tín hiệu RS-232 Ưu điểm việc ghép nối theo chuẩn RS 232 việc xử lý đơn giản dùng phổ biến công suất phát cao khả giao tiếp lớn Nhưng nhược điểm chuẩn khoảng cách truyền ngắn tốc độ truyền liệu chậm Bảng 2: Tóm tắt thông số quan trọng RS 232 Điểm khác RS 232 RS 485 phương thức truyền dẫn tín hiệu RS 232 cấu hình đấu ghép tối thiều sử dụng dây: TX(Truyền), RX( Nhận) GND(Mass chung), trạng thái logic tín hiệu chênh lệch điện áp chân TX RX với GND GVHD: a) Cấu hình ghép nối tối thiểu Giang Hồng Bắc b) Chế độ bắt tay 12 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chun ngành Hình 1.10: Một số ví dụ ghép nối với RS 232 Giao diện RS 232 RS 485 Đặc điểm Bản chất liên kết Liên kết điểm- điểm Liên kết Bus Loại giao diện Giao diện điện áp không Giao diện vi phân đối xứng điện áp đối xứng Chống nhiễu Thấp Cao Khoảng cách truyền 15m cực đại 1200m Tốc độ truyền cực 20 Kbit/S đại 10 Mbit/s ± 25 V ±6V Điện áp Không lối tải đệm Có tải ±5V ± 1,5 V Trở kháng đầu -7 kΩ 54-60 kΩ GVHD: Giang Hồng Bắc 13 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Trở kháng đầu vào Đồ án chuyên ngành -7 kΩ Độ nhạy ± V nhận >12 kΩ ± 200 mV Bảng 3: So sánh loại giao diện RS 232 RS 485 1.6 Modbus 1.6.1 Cơ chế giao tiếp Giao thức Modbus định nghĩa khuôn dạng thông báo yêu cầu thông báo đáp ứng, minh họa Hình 1.11 Một thơng báo u cầu bao gồm phần sau: • Địa trạm nhận yêu cầu (0-247), địa gửi đồng loạt • Mã hàm gọi thị hành động trạm tớ cần thực theo yêu cầu Ví dụ, mã hàm 03 yêu cầu trạm tớ đọc nội dung ghi lưu trả lại kết • Dữ liệu chứa thông tin bổ sung mà trạm tớ cần cho việc thực hàm gọi Trong trường hợp đọc ghi, ljệu rõ ghi số lượng ghi cần đọc • Thơng tin kiểm lỗi giúp trạm tớ kiểm tra độ vẹn tồn nội dung thơng báo nhận Hình 1.11: Chu trình u cẩu-đáp úng Modbus Thơng báo đáp ứng bao gồm thành phần giống thông báo yêu cầu ĐỊa trạm tớ thực yêu cầu gửi lại đáp ứng Trong trưòng hợp bĩnh thường, mã hàm giữ nguyên thông báo yêu cầu liệu GVHD: Giang Hồng Bắc 14 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành chứa kết thực hành động, ví dụ nội dung trạng thái ghì Nếu xảy lỗi, mã hàm quay lại sửa để thỊ đáp ứng thơng báo lỗỉ, cịn liệu mô tả tiết lỗi xảy Phần kiểm lỗi giúp trạm chủ xác định độ xác nội dung thông báo nhận 1.6.2 Chế độ truyền Đối với thiết bị ghép nối qua mạng Modbus chuẩn, sử dụng hai chế độ truyền ASCII RTU Người sử dụng lựa chọn chế độ theo ý muốn, với tham số truyền thông qua cổng nối tiếp tốc độ truyền, parity chẵn/lẻ, v.v Chế độ truyền tham số phải giống tất thành viên mạng Mođbus Chế độ ASCII Khi thiết bị mạng Modbus chuẩn giao tiếp với chế độ ASCII (American Standard Code for Information Interchange), mổi byte thông báo gửi thành hai ký tự ASCII bit, mỗỉ ký tự biểu diễn chữ số hex Ưu điểm chế độ truyền cho phép khoảng thời gian trống tối đa giây hai ký tự mà không gây lỗi Cấu trúc ký tự khung gửỉ thể sau: Hình 1.12: Cấu trúc ký tự khung gửỉ chế độ ASCII Mỗi ký tự khung bao gồm • bit khởi đầu (Start bit) • bit biểu diễn chữ số hex byte cần gửi dạng ký tự ASCII (0-9 A-F), blt thấp gửi đỉ trước • bit parity chẵn/lẻ, sử dụng parỉty • bit kết thúc (Stopbit) sử dụng parity blt kết thúc không sử dụng parity Chế độ RTU Khi thiết bị mạng Modbus chuẩn đặt chế độ RTU (Remote Terminal Unit), byte thông báo gửi thành ký tự bit Ưu điểm chế độ truyền so với chế độ ASCII hiệu suất cao Tuy nhiên, thông báo phải truyền thành dòng liên tục Cấu trúc ký tự khung gửi thể sau: GVHD: Giang Hồng Bắc 15 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.13: Cấu trúc ký tự khung gửỉ chế độ ASCII Mỗi ký tự khung bao gồm • • • • bit khởi đầu (start bit) bit byte thông báo cần gửi, bỉt thấp gửi trước bit parity chẵn/lẻ sử dụng parity bit kết thúc (stop bit) sử dụng parỉty bit kết thúc không sử dụng parity 1.6.3 Cấu trúc điện Một thông báo Modbus bao gồm nhiều thành phần có chiều dài khác Trong mạng Modbus chuẩn, hai chế độ truyền (ASCII RTU) chọn, thơng báo đóng khung Mỗi khung bao gồm nhiều ký tự khung có cấu trúc mô tả phần Các ký tự truyền liên tục thành dòng chế độ RTU, gián đoạn với khoảng cách thời gian tối đa giây chế độ ASCII Mục đích việc đóng khung để đánh dấu khởi điểm kết thúc thông báo, bổ sung thông tin kiểm lỗi Trường hợp thông báo khơng truyền trọn vẹn phát báo lỗi Hai chế độ truyền ASCII RTU khơng khác cách mã hóa thơng tin gửi cấu trúc ký tự khung, mà khác cấu trúc điện gửi - hay nói cách khác cấu trúc khung thông báo, biện pháp kiểm lỗi Tải FULL (38 trang): https://bit.ly/3h21c49 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Khung ASCII Trong chế độ ASCII, thơng báo bắt đầu vớí dấu hai chấm (:), tức ký tự ASCII 3A, kết thúc hai dấu quay lại-xuống dòng (CRLF), tức hai ký tự ASCII OD OA (Hình 1.14) Mỗi byte thông báo truyền đỉ hai ký tự ASCII, ký tự phép xuất phần lại khung 0-9 A-F, Khởi đầu kí tự : Địa kí tự Mã hàm kí tự Dữ liệu kí tự LCR kí tự Kết thúc Ký tự CR+LF Hình 1.14: Khung truyền Modbus ASCII Mỗi thiết bị tham gia mạng có trách nhiệm liên tục theo dõi đường truyền phát xuất dấu hai chấm Khí dấu hai chấm nhận hal ký tự mang địa thiết bị yêu cầu nhận thông bao thiết bị gửỉ thông báo GVHD: Giang Hồng Bắc 16 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành đáp ứng Khoảng cách thời gian tối đa cho phép hai ký tự thông báo giây Nếu vượt giá trị này, bên nhận coi lỗi Khung ASCII sử dụng phương pháp LRC (Longitudinal Redundancy Check) việc kiểm lỗi Chi tiết phương pháp mô tả chương mục {Bảo toàn liệu) Khung RTU Trong chế độ RTU, thông báo bắt đầu VỚI khoảng trống yên lặng tối thiểu 3.5 thời gian ký tự Thực tế, người ta chọn thời gian số nguyên lần thời gian ký tự, bỉểu thị dãy ( ) Hình 1.15 Ơ truyền bit địa chỉ, sau đến bỉt mã hàm, số byte tùy ý liệu cuối thông tin kiểm lỗi CRC Sau khỉ truyền ký tự cuối mã CRC, khung thông báo phải kết thúc khoảng trống yên lặng tốl thiểu 3.5 thời gian ký tự, trước bắt đầu thông báo Thực chất, khoảng trống kết thúc thơng báo phần khởi đầu bắt buộc thông báo Hình 1.15: Khung truyền Modbus ASCII Khác vớl chế độ ASCII, tồn khung thơng báo RTU phải truyền thành dòng liên tục Nếu khoảng trống yên lặng lớn 1.5 thời gian ký tự xuất trước truyền xong toàn khung, thiết bị nhận hủy bỏ thơng báo chưa đầy đủ cho byte địa thông báo Địa Phần địa khung thông báo bao gồm hai ký tự (ASCII) tám bit (RTU) Các giá trị địa hợp lệ nằm khoảng 0-247, địa dành rỉêng cho thông báo gửi đồng loạt tới tất trạm tớ Nếu Modbus sử dụng mạng khác, phương thức gửi đồng loạt không hỗ trợ, thay phương pháp khác Một thiết bị chủ sử dụng ô địa để định thiết bị tớ nhận thông báo yêu cầu Sau thực yêu cầu, thiết bỉ tó đưa địa vào khung thông báo đáp ứng, nhờ thiết bị chủ xác định thiết bị tớ trả lời Trong mạng Modbus chuẩn có trạm chủ nhất, địa khơng cần thiết phải chứa địa trạm gửi trạm nhận Mã hàm GVHD: Giang Hồng Bắc 3476833 17 ... CHUNG VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI 1.1 Lớp vật lý (Physlcal layer) Lớp vật lý lớp mơ hình phân lớp chức truyền thông trạm thiết bị Lớp đảm nhiệm tồn cơng việc truyền dẫn liệu phương tiện vật lý Các qui... chúng em thầy cô giáo khoa giao cho đồ án môn học với đề tài: “ Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh? ?? Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT... (start bit) bit byte thơng báo cần gửi, bỉt thấp gửi trước bit parity chẵn/lẻ sử dụng parity bit kết thúc (stop bit) sử dụng parỉty bit kết thúc không sử dụng parity 1.6.3 Cấu trúc điện Một thông