关于一个RS485总线自动组网的算法

ele_eye · 发表于 2012-1-31 16:13:36

一个RS485网络，

每个子设备都带有唯一的64位ID, 和一个用于通讯的地址ADDR（8位）,addr是可以修改的，出厂时都被初始化为1，

主机可以用 ADDR和某个子设备通讯也可以用ID 和某个子设备通讯，只是帧格式不一样而已

为了提高通讯效率一般都是使用ADDR,

在刚设备安装的时候只能假设ADDR是随机，多个子设备中，很可能有重复的ADDR，且 ID 对于主机是未知的

怎么样才能做到（比如算法，添加必要帧命令等），主设备刚开机的时候，能检测到所有的子设备且重新分配ADDR

就像DS18B20 单总线（或can协议中的标示符仲裁）的那样通过线与可扫描出每一个子设备ID 然后通过ID 重新分配每个ID子设备的ADDR

gongnn · 发表于 2012-1-31 16:44:40

64位从头开始搜索一次，如果有回应的，直接分配地址，然后地址加1，继续搜索，全搜索完，ID也分配完了。

ele_eye · 发表于 2012-1-31 16:52:59

回复【1楼】gongnn 魔法师
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这太慢了 64位地址一个一个加那得搜索多久啊

DS18B20 的ROMID也是64位的它是按位来搜索的几十个挂在一条线上 1秒左右就搜索完了

我需要类似的算法

eduhf_123 · 发表于 2012-1-31 17:49:15

把64位的地址分成4个字节，按字节来搜索。

gongnn · 发表于 2012-1-31 17:51:27

回复【3楼】eduhf_123 经历
把64位的地址分成4个字节，按字节来搜索。
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我前面的意思也是按字节搜索啊，8个字节吧，不是4个。

gongnn · 发表于 2012-1-31 17:54:31

回复【2楼】ele_eye
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介绍下18B20的搜索算法吧，64位，1秒钟？怎么做到的？

gongnn · 发表于 2012-1-31 17:55:13

感觉很神奇了，那总线速度多少了啊？

庆祝自己4000积分了!

HadesHe · 发表于 2012-1-31 18:16:15

有一种算法叫做二叉树

gongnn · 发表于 2012-1-31 18:20:20

回复【7楼】HadesHe
有一种算法叫做二叉树
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这不是搜索，是遍历，速度是一样的吧。

theophilus · 发表于 2012-1-31 19:03:35

这种最好就是靠广播，不过要实现多主结构, 在RS485上实现比较困难，你可以看看uLan的实现：
http://ulan.sourceforge.net/index.php?page=3

huayuliang · 发表于 2012-1-31 19:20:59

回复【9楼】theophilus
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多谢！

ele_eye · 发表于 2012-1-31 19:22:16

根据DS18B20的思路
把RS485网络搜索做成这样是否可行？

首先、主机广播 “开始进入搜索模式”，然后所有的从设备，立即进入搜索模式。
2、主机发送第一次匹配字节（0xA5 或 0x5A），如果从机的ID第0位为0（或为1），且收到的字节为0xA5（或为0x5A），表示匹配
则立马向主机发送回应0x55，否则不做回应。
3、主机此时接收存在3种情况:
  a 仅仅收到一次 0x55 字节，表示此位为0的从设备只有一台
  b 没有收到任何数据，表示此位为0 的从设备没有
  c 收到乱码，表示多台设备同时发送造成，表示此位为0的从设备有且有1台以上，
注：c项也可能由于多台设备互相干扰，主机收不到数据，因此，需要主机对rx引脚电平检测是否有波动来判断是否有数据进来

依次类推搜索64遍就可得到一个ID ,多搜索几遍就可得到多个ID
这和DS18B20的原理一样了，对于此原理有疑问的可找一下DS18B20或DS2431等单总线的芯片看看就会明白了达拉斯网站有详细介绍的

changhui0222 · 发表于 2012-1-31 19:24:19

ele_eye · 发表于 2012-1-31 19:31:13

回复【9楼】theophilus
这种最好就是靠广播，不过要实现多主结构, 在rs485上实现比较困难，你可以看看ulan的实现：
http://ulan.sourceforge.net/index.php?page=3

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多主结构在RS485上是很难实现的，多主结构的前提就是有优先级仲裁机制，像CAN那样，这样才能避免多主机同时发送造成的混乱。

gongnn · 发表于 2012-1-31 19:31:20

回复【11楼】ele_eye
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感觉没有挨个点播快啊。

ele_eye · 发表于 2012-1-31 19:50:58

回复【14楼】gongnn 魔法师
回复【11楼】ele_eye
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感觉没有挨个点播快啊。
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挨个点播？晕倒了 64位地址你怎么挨个点播？

1 64位地址就是说有2的64次方个ID 你怎么挨个点播？

2 ADDR肯定是无法点播了，其中肯定存在重复的ADDR，只有ID 才是唯一的，才能逐个点播

3 分8字节点播也会存在 256的8次方种情况，这也太多了

分64个位来做的好处就是, 如果有10个从设备，扫描次数绝对 < 64*10 (除非每个ID的位都有重复的才能=64*10)

ljt80158015 · 发表于 2012-1-31 19:52:21

回复【13楼】ele_eye
回复【9楼】theophilus
这种最好就是靠广播，不过要实现多主结构, 在rs485上实现比较困难，你可以看看ulan的实现：
http://ulan.sourceforge.net/index.php?page=3
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多主结构在rs485上是很难实现的，多主结构的前提就是有优先级仲裁机制，像can那样，这样才能避免多主机同时发送造成的混乱。

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ulan应用的多么？

utopiaprince · 发表于 2012-1-31 19:56:21

回复【11楼】ele_eye
根据ds18b20的思路
把rs485网络搜索做成这样是否可行？
首先、主机广播 “开始进入搜索模式”，然后所有的从设备，立即进入搜索模式。
2、主机发送第一次匹配字节（0xa5 或 0x5a），如果从机的id第0位为0（或为1），且收到的字节为0xa5（或为0x5a），表示匹配
则立马向主机发送回应0x55，否则不做回应。
3、主机此时接收存在3种情况:
  a 仅仅收到一次 0x55 字节，表示此位为0的从设备只有一台
  b 没有收到任何数据，表示此位为0 的从设备没有
  c 收到乱码，表示多台设备同时发送造成，表示此位为0的从设备有且有1台以上，
注：c项也可能由于多台设备互相干扰，主机收不到数据，因此，需要主机对rx引脚电平检测是否有波动来判断是否有数据进来
依次类推搜索64遍就可得到一个id ,多搜索几遍就可得到多个id
这和ds18b20的原理一样......
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mark，给我无线组网开阔了思路。

ele_eye · 发表于 2012-1-31 20:28:49

刚才看了一下以前写的 DS2431的搜索程序，感觉应该是可以实现的，且贴出DS2431的搜索程序主要代码，从中应该可以找到思路

//---------------------------------------------
//          DS2431_First
//
// 功能开始第一次 Search
// 输入无
// 输出放入ROM缓存 RomCode[]
// 返回值    TRUE -- 搜索到一个!
//          FALSE-- 无器件
//
//---------------------------------------------
bool
DS2431_First(void)
{
uint8_t i,B,_byte,_bit;

//初始化参数、寄存器
clrROMBuf();
for (i=0;i<64;i++)
{

      NODMARK=0xff;
};

//--复位
if (!DS2431_RST())
{
      return FALSE;
}

//--查找ROM命令
DS2431_WR_BYTE(DS2431CMD_SEARCH_ROM);

//-------------------------
// 开始第一次 Search
//-------------------------
for (i=0;i<64;i++)
{
      _delay_us(40);

      //--读取ROM第一位
      B=0;
      if ( DS2431_RD_BIT() ) B=0x02;

      //--读取ROM第一位的补码
      if ( DS2431_RD_BIT() ) B+=1;

      _byte= i / 8;
      _bit=  i % 8;

      switch (B)
      {
      case 0x00:  /*存在设备此位有 0 也有 1*/
         DS2431_WR_BIT(0);
         NODMARK[_byte] |= BIT(_bit);
         ROMBuf[0][_byte]&= ~BIT(_bit);
         //printstr("0",1);
         break;

      case 0x01:  /*存在设备此位都为 0*/
         DS2431_WR_BIT(0);
         NODMARK[_byte] &= ~BIT(_bit);
         ROMBuf[0][_byte]&= ~BIT(_bit);
         //printstr("1",1);

         break;

      case 0x02:  /*存在设备此位都为 1*/
         DS2431_WR_BIT(1);
         NODMARK[_byte] &= ~BIT(_bit);
         ROMBuf[0][_byte]|=BIT(_bit);
         //printstr("2",1);
         break;

      case 0x03:  /*不存在任何设备*/
         //printstr("3",1);
         return FALSE;
         break;
      }
}
ROMCnt=1;
//printBuf(ROMBuf[0],ROMBufLen);
return TRUE;

}

bool
isTheLastNode(uint8_t n)
{
uint8_t i,_byte,_bit;

for (i=(n+1);i<64;i++)
{
      _byte= i / 8;
      _bit=  i % 8;

      if (NODMARK[_byte] & BIT(_bit))
      {
         return FALSE;
      }
}
return TRUE;
}
bool
isNode(uint8_t n)
{
uint8_t _byte,_bit;

_byte= n / 8;
_bit=  n % 8;

if (NODMARK[_byte] & BIT(_bit))
{
      return TRUE;
}
else
{
      return FALSE;
}
}

bool
isOver(void)
{
uint8_t i;
for (i=0;i<8;i++)
{
      if ( NODMARK )
      {
         return FALSE;
      }
}
return TRUE;
}

bool
DS2431_Next(void)
{
uint8_t x,i,B,_byte,_bit;

if (isOver())
{
      return FALSE;
}
//--复位
if (!DS2431_RST())
{
      return FALSE;
}
//--读ROM命令
DS2431_WR_BYTE(DS2431CMD_SEARCH_ROM);

//-------------------------
// 开始第一次 Search
//-------------------------
for (i=0;i<64;i++)
{
      _delay_us(40);

      //--读取ROM第一位
      B=0;
      if ( DS2431_RD_BIT() ) B=0x02;

      //--读取ROM第一位的补码
      if ( DS2431_RD_BIT() ) B+=1;

      _byte= i / 8;
      _bit=  i % 8;

      switch (B)
      {
      case 0x00:  /*存在设备此位有 0 也有 1*/
         if (isNode(i))
         {
            if (isTheLastNode(i))
            {
                  DS2431_WR_BIT( 1 );
                  ROMBuf[ROMCnt][_byte] |= BIT(_bit);
                  NODMARK[_byte] &= ~BIT(_bit);
            }
            else
            {
                  DS2431_WR_BIT( 0 );
                  ROMBuf[ROMCnt][_byte] &= ~BIT(_bit);
            }
         }
         else
         {
            DS2431_WR_BIT( 1 );
            ROMBuf[ROMCnt][_byte] |= BIT(_bit);
         }
         break;

      case 0x01:  /*存在设备此位都为 0*/
         DS2431_WR_BIT(0);
         NODMARK[_byte] &= ~BIT(_bit);
         ROMBuf[ROMCnt][_byte]&= ~BIT(_bit);

         break;

      case 0x02:  /*存在设备此位都为 1*/
         DS2431_WR_BIT(1);
         NODMARK[_byte] &= ~BIT(_bit);
         ROMBuf[ROMCnt][_byte]|=BIT(_bit);
         break;

      case 0x03:  /*不存在任何设备*/
         return FALSE;
         break;
      }
}
ROMCnt += 1;
//printBuf(ROMBuf[ROMCnt-1],ROMBufLen);
return TRUE;
}
//---------------------------------------------
//          DS2431_SearchROM
//
// 功能搜索DS2431的ROM
// 输入无
// 输出放入ROM缓存 RomCode[]
// 返回值    TRUE -- CRC8 OK!
//          FALSE-- CRCR8 FAIL!
//
//---------------------------------------------
uint8_t
DS2431_SearchROM(void)
{
uint8_t X,i,B,_byte,_bit;
uint8_t ROMCnt=0;

if ( DS2431_First() )
{
      for (i=0;i<8;i++)
      {
         ActiveROM=ROMBuf[0];
      }

      for (i=0;i<maxROMCntofBus;i++)
      {
         if ( !DS2431_Next() )
         {
            return TRUE;
         }
      }
      return TRUE;
}
else
{
      return FALSE;
}
}

sf49ers · 发表于 2012-1-31 20:53:26

485不支持总线竞争，没法实现18b20的方法。
还是觉得魔法师的方法最可行

lindabell · 发表于 2012-1-31 20:55:11

假如有设备坏了呢
而这时要搜索Id，是不是又问题啊

eduhf_123 · 发表于 2012-1-31 20:59:52

按位搜索的代价太大，主要的原因在于一般485都是借用了MCU的UART来实现，没有对位数据的支持。

按字节遍历的一种方案：

上电后，主机在2秒内开始ID遍历过程；从机等待主机的ID遍历指令3秒，未等到则主动发送短地址分配请求。

ID遍历过程：
主机发送0xA0,ID0，所有ID前8位为ID0的从机在接收到最后一个字节后的2bit时间内响应0xF0；主机根据发送后是否收到从机的响应来判断该ID域是否存在从机并做标记（或者不做标记直接进行深度优先的遍历，用8层嵌套的循环来实现）。

接上，假设前8位为ID0的ID域存在从机，则主机再发送0xA1,ID0，ID1，检测ID前8位为ID0的从机的次8位ID是否为ID1。

……，依此类推。

主机遍历完成后，发送0xAF，通知各从机，主机已完成从机ID遍历。之前遍历过程中未能在2bit内响应的从机，以及热插拔新入网的从机，都在这个过程中向主机发送短地址分配请求。

长地址命令帧格式：0xCn,ADDR,CMD[0],…,CMD[n-1]
长地址数据帧格式：0xDn,ADDR,DAT[0],…,DAT[n-1]

短地址命令帧格式：0x4n,ADDR,CMD[0],…,CMD[n-1]
短地址数据帧格式：0x5n,ADDR,DAT[0],…,DAT[n-1]

ele_eye · 发表于 2012-2-1 09:39:43

回复【21楼】eduhf_123 经历
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还是像我说的 ID0 遍历256次每跟换ID0后 ID1遍历256次。。。。即 256*256*256.。。。。这得多少次啊

nil0 · 发表于 2012-2-1 09:48:46

mark。。。

phone · 发表于 2012-4-12 11:59:24

正准备作设备联网，参考一下。

rt-ics · 发表于 2012-11-20 17:11:28

这个是个问题，观摩

OTD_WIND · 发表于 2012-11-20 17:36:17

1、主机定时发‘从机查询’广播
2、从机收到广播后随机延时10～100ms
3、从机回应自身的‘从机ID’
4、主机接收‘从机回应’并校验内容
5、5.1：如果‘从机回应’内容正确，主机就通过‘从机ID’进行修改从机ADDR。然后回到1重新开始
5.2：如果‘从机回应’内容错误，回到1重新开始

这样从机出产时，只需要相同的ADDR就行了，并且可以随时加入从机～

zhutr99 · 发表于 2012-11-20 20:51:26

西门子的PROFIbuS就有多主结构的,不过协议不公开

zhutr99 · 发表于 2012-11-20 20:51:44

485的物理协议

关于一个RS485总线自动组网的算法

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