485通讯协议标准.docx

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485通讯协议标准

485通讯协议标准

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内部

页数：

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基于RS485接口的DGL通信协议（修改）

编写：

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校对：

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审核：

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批准：

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北京华美特科贸有限公司

二○○二年十二月六日

1.前言

在常见的数字式磁致伸缩液位计中，多采用RS485通信方式。

但RS485标准仅对物理层接口进行了明确定义，并没有制定通信协议标准。

因此，在RS485的基础上，派生出很多不同的协议，不同公司均可根据自身需要设计符合实际情况的通信协议。

并且，RS485允许单总线多机通信，如果通信协议设计不好，就会造成相互干扰和总线闭锁等现象。

如果在一条总线上挂接不同类型的产品，由于协议不一样，很容易造成误触发，造成总线阻塞，使得不同产品对总线的兼容性很差。

随着RS485的发展，Modicon公司提出的MODBUS协议逐步得到广泛认可，已在工业领域得到广泛应用。

而MODBUS的协议规范比较烦琐，并且每字节数据仅用低4位（范围：

0~15），在信息量相同时，对总线占用时间较长。

DGL协议是根据以上问题提出的一种通信协议。

在制定该协议时已充分考虑以下几点要求：

a.兼容于MODBUS。

也就是说，符合该协议的从机均可挂接到同一总线上。

b.要适应大数据量的通信。

如：

满足产品在线程序更新的需要（未来功能）。

c.数据传输需稳定可靠。

对不确定因素应加入必要的冗错措施。

d.降低总线的占用率，保证数据传输的通畅。

2.协议描述

为了兼容其它协议，现做以下定义：

通信数据均用1字节的16进制数表示。

从机的地址范围为：

0x80～0xFD，即：

MSB=1；命令和数据的数值范围均应控制在0~0x7F之间。

即：

MSB=0，以区别地址和其它数据。

液位计的编码地址为：

0x82~0x9F。

其初始地址（出厂默认值）为：

0x81。

罐旁表的编织地址为：

0xA2~0xBF。

其初始地址（出厂默认值）为：

0xA1。

其它地址用于连接其它类型的设备，也可用于液位计、罐区表地址不够时的扩充。

液位计的命令范围为：

0x01~0x2F，共47条，将分别用于参数设定、实时测量、诊断测试、在线编程等。

通信的基本参数为：

4800波特率，1个起始位，1个结束位。

字节校验为奇校验。

本协议的数据包是参照MODBUSRTU通信格式编写，并对其进行了部分修改，以提高数据传输的速度。

另外，还部分参照了HART协议。

其具体格式如下：

ADDRESS

COMMAND

ByteCount

DATA

CheckSUM

地址

命令

字节数

数据

校验和

1Byte

1Byte

=n,1Byte

nByte

1Byte

80~9F

01~2F

00~10

0~7F

0~7F

表中，数据的最大字节数为16个。

也就是说，整个数据包最长为20个字节。

“校验和”是其前面所有数据异或得到的数值，然后将该数值MSB位清零，使其满足0~7F的要求。

在验证接收数据包的“校验和”是否正确时，可将所有接收数据（包括“校验和”）进行异或操作，得到的数据应＝0x80。

这是因为，只有“地址”的MSB=1，所以异或结果的MSB也必然等于1。

本协议不支持MODBUS中所规定的广播模式。

3.时序安排

在上电后，液位计将先延迟10秒，等待电源稳定。

然后，用5秒的时间进行自检和测试数据。

接着产品进入待机状态并打开RS485通信接口，等待主机的请求。

因此，主机应在液位计上电20秒后，再将液位计置为工作状态，进行测量操作。

液位控制器（HMT-900或H-1000）主要用于液位计的供电和防爆安全隔离。

主机可通过RTS信号控制（HMT-900或H-1000）供给液位计的电源。

当RTS有效时，电源将被打开。

因此，液位计的电源是可以通过主机软件控制的。

在现场应用中，主机软件的工作时序一般应遵循以下几个步骤。

1）在开主机前，并认真检查各相关设备的电源和电缆连接情况。

2）在启动主机软件时，打开相应串行端口。

使能RTS信号，给液位计上电。

3）软件初始化操作，延迟20秒。

4）读液位计的相应参数，然后将液位计置为工作状态。

5）此时，主机可进入正常的轮训、记录、显示、报警等工作。

主机软件的主要工作是通过RS485总线和各个液位计进行DGL格式的数据包通信。

因此，通信时序安排的好坏显得很重要。

在本协议中，主机只能有1个，并完全控制总线，任何从机在没有主机请求时，必需保持接收状态。

在设计从机电路时，应保证从机在上电时不能出现对总线的占用（发送状态），哪怕是很短的时间。

以免增加系统功耗，影响其“本质安全”性能。

虽然主机控制着总线，但在总线空闲状态，主机也应处于接收状态。

只有在向指定的从机发送请求数据包时，才进入发送状态。

主机的发送接收状态切换由其串口的DTR信号控制，可称为MDTR。

同样，从机也有一个控制信号，称为SDTR。

当主机DTR无效（转换成TTL电平，MDTR为高电平）时，端口处于发送状态。

当DTR有效（MDTR为低电平）时，端口处于接收状态。

据此，可绘制出数据包传输的时序图如下：

在T1时刻，主机将MDTR置为高电平（DTR无效），准备发送数据。

T2时刻，主机发送“请求数据包”。

当数据包发送完成（T3时刻）后，随即要将MDTR变为低电平（T4时刻），释放总线，等待接收“应答数据包”。

在相应从机（液位计）接收到正确的“请求数据包”后，就开始准备“应答数据包”。

经延时，在T5时刻，从机将SDTR置为高电平，控制总线。

然后，在T6时刻发送数据包。

发送完成（T7时刻）后，随即将SDTR置为低电平，释放总线。

这样一次数据包通信就完成了。

对以上各时刻的时序要求可以描述为：

T2-T1=1.9~3.5ms,T3-T2=10~60ms,T4-T3=1~3.5ms,T5-T3=8~18ms,T6-T5=1.9~3.5ms,T7-T6=10~60ms,T8-T7=1~3.5ms。

一次通信的最长时间将控制在160ms以内。

两次数据包通信的间隔应≥20ms。

根据以上描述和规定，我们就可以精确地进行主机和从机的通信控制。

并根据可能出现的各种通信错误和故障，进行冗错设计。

4.命令定义

命令0x01通信协议识别码

请求数据：

0byte

应答数据：

3byte字符串“DGL”44,47,4C

命令0x02地址更改

请求数据：

1byteNewAdr-0x80

应答数据：

1byteNewAdr-0x80

注：

应答数据中仍保留为原来地址不变

命令0x03,0x4保留

命令0x05读厂家名

请求数据：

0byte

应答数据：

10byte字符串“ALMRTLtd.”

命令0x06读产品类型

请求数据：

0byte无

应答数据：

8byteDT0~7

浮子数温度测点外管类型测杆材料安装形式防爆类型xx

命令0x07读产品杆长

请求数据：

0byte无

应答数据：

2byteDT0，DT1

基数：

2mm，范围：

≤20m，GL=（DT1*128+DT0）*2mm

命令0x08读温度测点位置

请求数据：

0byte

应答数据：

5byteDT0~4对应于VT1~5位置相对杆长的百分数（0~99）。

命令0x09读产品序列号

请求数据：

0byte无

应答数据：

4byte具体待定，存于MCUEEPROM中。

命令0x0A读电路和程序的版本号

请求数据：

0byte

应答数据：

2byteDT0电路版本，DT1程序版本

命令0x0B读零点校准参数数据

请求数据：

0byte

应答数据：

8byteDT0~7

Level1Zero=（（DT2*128+DT1）*128+DT0）*0.01mmDT3<>0,数据求反

Level2Zero=（（DT6*128+DT5）*128+DT4）*0.01mmDT7<>0,数据求反

命令0x0F设置产品工作状态

请求数据：

1byteDT0=0，产品工作；DT0<>0，产品待机；

应答数据：

1byte和请求数据相同。

命令0x10读液位1（Level1，油面）数据

请求数据：

0byte

应答数据：

3byteDT0,DT1,DT2

分辨率：

0.01mm，范围：

30mm~20m（0x1E8480,DT2=7A,DT1=09,DT0=0）。

当DT2=DT1=DT=0时，液位下溢出；当DT2=DT1=DT=7F时，液位上溢出；

Level1=（（DT2*128+DT1）*128+DT0）*0.01mm

命令0x11读液位2（Level2，界面）数据

请求数据：

0byte

应答数据：

3byteDT0,DT1,DT2

Level2=（（DT2*128+DT1）*128+DT0）*0.01mm

命令0x12读两个液位数据

请求数据：

0byte

应答数据：

6byteDT0,DT1,DT2,DT3,DT4,DT5

Level1=（（DT2*128+DT1）*128+DT0）*0.01mm

Level2=（（DT5*128+DT4）*128+DT3）*0.01mm

建议：

如需读液面2的数据时，应采用该命令。

这样，可同时得到液位1的值，提高了通信速度。

命令0x13~0x14保留

命令0x15读各测杆测点温度（只有一个温度测点）

请求数据：

0byte

应答数据：

10byteDT0~9

分辨率（刻度）：

KD=0.015625℃（2^-6），范围：

-56~130℃

VT1=（DT1*128+DT0）*KD-56，VT2=（DT3*128+DT2）*KD-56，……

命令0x16保留

从以上协议可知，每个通信数据都用1Byte的16进制数表示，数据包中的地址（ADDRESS）字段长度为1Byte,当HT-1000（主机）向uPSD3200（从机）发送数据时,数据包中的地址（ADDRESS）字段中MSB应为1,因为此时数据包要到达的地址是从机,从机的地址范围为：

0x80～0xFD，即：

MSB=1。

主机（HT-1000）没有地址（也许理论上应该有），主从机通信过程是这样的：

主机不断发出4个字节的数据包（地址，命令，字节数，校验和）去查询从机的测量情况，其中字节数为0，则没有数据字节，只需4个字节就可构成一个数据包。

如下：

81160017

8816001E

84160012

87160011

8F160019

以上5个数据包就是主机发往从机的数据包，第一个字节是地址，共有5个地址，即发往5个从机，每发一个数据包，主机会等待从机的回应，然后再发下一个数据包，如果等待超时，则认为通信错误（HT-1000上会显示XX号罐通信错误）。

若有回应，则主机进行数据处理，在友好的人机界面上显示相关测量信息。

第二个字节16是命令字，16的具体含义可查询具体命令字信息。

第三个00代表数据位是零个，第四个字节是校验和。

（这里设计协议的原则是尽可能是通信的字节数变少，减少信息在传输过程中的丢失，当然也要考虑扩展性）

一个回应的数据包如下：

881608697F057A3A02232743

共12个字节，再根据字段分一下：

881608697F057A3A02232743

第一个字节88是从机的地址，由于主机采用“发送---等待回应”方式来和从机通信，并且目前只有一个主机，因此，从机发送的数据包中的地址不必是主机地址（除非有多个主机，在理解协议数据包时，数据包中的地址字段应当是发往目的地的地址，但事实上从机回应数据包中的地址是本身的地址，不是目的地主机的地址），只需标明自身的地址即可，相当于“这里是XX号从机在回答---”。

第二个字节16是命令字。

第三个字节08表示数据段有8个字节，接下来的8个字节是数据信息，前三个字节697F05是油位测量值（69是数据的最低数值，7F是次低的数值，05是数据的高位数值），接着三个字节7A3A02是水位测量值，数据信息最后两个字节2327是温度测量值，最后一个字节43是校验和。

0x16是DGL协议里的一条命令，表示取得探棒的油位，水位和温度。

在DGL协议里是这么定义的：

＜P＞

其中：

START：

起始字节，长度为1

COMM：

命令字节：

长度为1

NUM：

数据字节数

DATA：

数据，具体含义在每个命令中都有详细定义

P:

校验位

命令0x17读实时电路参数（保留）