Электрический интерфейс. Сигналы в RS-232 передаются относительно общего провода - сигнальной земли (SG). Логической единице (SPACE - для данных, ON - для линий управления) соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне от - 25 до - 3 В, логическому нулю (MARK - для данных, OFF - для линий управления) - напряжение от +25 до +3 В. Сигнальная земля SGявляется общим проводом для всех электрических цепей интерфейса. Ток короткого замыкания передатчиков - не более 20 мА.

Линии данных обозначают TDи RD. Интерфейс RS-232Cобеспечивает два независимых последовательных канала данных: первичный (главный) и вторичный (вспомогательный). Оба канала могут работать в полнодуплексном режиме, т.е. одновременно осуществляют передачу и прием информации. На рис.6 показаны уровни сигнала интерфейса RS-232.

Рис.6. Передачи символа на сигнальных линях TD/RDинтерфейса RS-232

Управляющие сигналы интерфейса RS-232. Кроме земли и линий данных, в интерфейсе RS-232 определены управляющие линии и линии синхронизации, последние используются при работе в синхронном режиме.

Управляющие сигналы ( RTS, CTS, DTR, DSR, DCD). Эти сигналы позволяют ШЕ начать диалог с DCEдо передачи или приема данных, а также могут служить для управления потоком данных (приостановление/возобновление передачи). В полном наборе интерфейса определено 25 различных сигнальных линий. В практике чаще всего применяются 9 цепей.

Потоком данных управляют либо аппаратно, либо программно. Управление заключается в посылке приемником уведомления о возможности/невозможности приема данных.

Аппаратное управление потоком (FlowControl) использует сигнал CTS, который позволяет остановить передачу данных, если приемник не готов к их приему. Передатчик выдает очередной байт только при включенной (состояние ON) линии CTS. Байт, который уже начал передаваться,

сигналом CTSне останавливается, что гарантирует целостность посылки. Если аппаратный протокол не используется, у передающего терминала должна устанавливаться перемычка RTS - CTS.

Способ синхронизации. Интерфейс RS-232 является последовательным интерфейсом и наиболее часто используется в асинхронном режиме. Последовательная передача означает, что данные передаются по единственной линии. Для синхронизации (в асинхронном режиме) битам данных предшествует стартовый бит, заканчивается посылка (старт-стопный символ) одним или двумя стоповыми битами. В состоянии тишины передатчик обычно выдает уровень логической

единицы. Если приемник начинает получать поток байтов, то его внутренний генератор запускается при получении перепада 1/0, соответствующего нормальному началу очередного символа (стартовый бит после стоп-бита или интервала тишины). Таким образом осуществляется циклическая синхронизация приемника в начале каждого принимаемого символа.

Протокол MODBUS

Общие сведения.

Протокол передачи - формализованный" набор правил, полностью определяющий порядок взаимодействия устройств или процессов друг с другом. Протокол определяется перечнем передаваемых сигналов, процедурой обмена этими сигналами, форматами сигналов и правилами кодирования каждого поля формата.

В данном курсовом проекте рассмотрим протокол ModbusRTU, который применяется в системе АСТМУ-А. Этот режим поддерживает требования стандарта ШС 870-5 (уровень 2, канальный). Для передачи данных интерфейс не определен, обычно используются RS-232C, RS-422, RS-485 или токовая петля 20 мА. В АСТМУ-А токовая петля не используется.

Данный протокол определяет требования к канальному (второму) и прикладному (седьмому) уровню модели OSI. Протокол предполагает в линии одно активное (ведущее, запрашивающее, главное) устройство Master, которое может обращаться к нескольким пассивным (подчиненным) устройствам Slaveпо их адресу. Синтаксис команд протокола позволяет адресовать 247 устройств. Инициатива проведения обмена всегда исходит от ведущего устройства. Ведомые устройства прослушивают линию связи. Masterподает запрос на линию и переходит в состояние прослушивания линии связи. Ведомое устройство отвечает на запрос, пришедший в его адрес.

Окончание ответной посылки Masterопределяет, вычисляя временные интервалы между окончанием приема предыдущего байта и началом приема следующего. Если этот интервал превысил время, необходимое для приема двух байт на заданной скорости передачи, прием кадра ответа считается завершенным.

Диалоговые процедуры и форматы кадров

Рис.7. Диалоговая процедура обмена сообщениями в Modbus

Сообщения при обмене формируются в кадр из отдельных байт (символов, посылок). Возможные структуры байта в ModbusRTUприведены на рис.8.

Рис.8. Структура байта Modbus:

а - при наличии бита контроля на чёткость/не чёткость (бит паритета);

б - при отсутствии бита паритета

При установке на четность подсчитывается количество бит в области данных, и если оно нечетное, то бит паритета устанавливают в 1, а если четное, то бит паритета устанавливают в 0, таким образом, общее количество бит будет четным.

Кадры запроса и ответа по протоколу Modbusимеют фиксированный формат. Каждый запрос со стороны ведущего узла включает код команды (чтение, запись и т.д.), адрес абонента, размер поля данных, собственно данные и контрольный CRC-код. Функция обслуживания тайм-аута реализована для фиксирования коллизий при приеме/передаче данных. Размер полей в байтах приведен на рис.9.

Старт кадра - очередной кадр начинается с интервала тишины (логического сигнала 1) длительностью не менее 3,5 символа (байта) на данной скорости передачи. Стартовое поле необходимо, поскольку используется асинхронная передача, и необходимо в канале связи иметь признак начала передачи.

Рис.9. Формат кадра протокола локальной сети подстанции: