一种无源分光rs-485光纤总线通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业制造领域，具体涉及一种无源分光RS-485光纤总线通信方法。
【背景技术】
[0002]智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。宄其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS-232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS-485解决了这个问题。
[0003]RS-485采用差分信号负逻辑，-2V?-6V表示“0”，+2V?+6V表示“I”。RS-485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上一般最多可以挂接32个结点。在RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。连接RS-485通信链路时用一对双绞线将各个接口的端连接起来。
[0004]传统的网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。组网介质主要有双绞线电缆和光纤，双绞线电缆和光纤在构建网络时，具有如下问题:
[0005](I)共模干扰:RS_485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7?+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
[0006](2)EM1:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
[0007](3)采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
[0008](4)采用一条双绞线电缆作总线的最大通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在10KbpS的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。随着传输距离的增加，通信速率会急速下降，并不能保证高速远距离的通信要求。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种远距离、高速、大容量、采用RS-485结合光纤通信，通信可靠性高的无源分光RS-485光纤总线通信方法。
[0010]本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:
[0011]一种无源分光RS-485光纤总线通信方法，其包括以下步骤:
[0012](I)设置RS-485工业光纤总线系统，其包括依次连接的RS-485总线控制端，无源RS-485光网络局端和无源RS-485光网络终端；
[0013](2)设置与步骤(I)所述RS-485工业光纤总线系统连接的用户终端设备，且用户终端设备与无源RS-485光网络终端相连接；
[0014](3)工作时，通过有光表示RS-485总线逻辑“O”信号，无光表示RS-485总线逻辑“I”信号；总线设备在不发送信号时，自身的光电转换?？楣夥⑸涞ピ荒芊⒊龀娑ㄇ慷鹊墓庑藕懦隼?，即在发送RS-485总线逻辑“I”时，要具备发射判断功能，防止产生总线混乱而导致无法通信的故障；
[0015](4)无源RS-485光网络局端，无源RS-485光网络终端及用户终端设备中，每一时刻只有一个设备被允许发送信号，其它设备处于侦听状态；
[0016](5)所有用户终端设备的数据发送请求都由RS-485总线控制端处理，所有用户终端设备只有在接收到RS-485总线控制端发送的属于自己的数据发送指令时，才可以进行数据的传送，否则处于静默侦听状态。
[0017]所述步骤(3)具体包括:
[0018](31)RS-485总线控制端发出控制信号后，由无源RS-485光网络局端将控制信号转换成TTL逻辑信号“O”和“I”后，然后将TTL逻辑信号转换成光信号，其中逻辑“O”信号为有光信号输出，逻辑“ I”信号为无光信号输出，并将光信号通过光纤传输至无源RS-485光网络终端，将光信号转换成RS-485总线电平信号，实现对用户终端设备的控制；
[0019](32)用户终端设备反馈的数据，通过无源RS-485光网络终端将数据转换成TTL逻辑信号，然后根据TTL逻辑信号转换成光信号，通过光纤传输至无源RS-485光网络局端，将光信号转换成RS-485总线电平或是RS232电平信号，然后传输至RS-485总线控制端。
[0020]在不发送数据时，总线被强制为逻辑“I”状态，当发送逻辑“I”信号时，RS485总线电平不进行跳变，保持逻辑“ I ”状态；当发送逻辑“O”时，RS-485总线由逻辑“ I ”跳变为逻辑“O”状态，当发送完逻辑“O”信号后，总线逻辑状态又恢复为逻辑“ I”状态，并保持直到下一个逻辑“O”信号的到来。
[0021]所述无源RS-485光网络局端包括电源?？?，主控板，多个平面波导型光分路器和多个光口，其中，所述主控板包括RS-232中控接口，RS-485中控接口，两路RS-485级联接口，多个光电转换?？楹妥芟咧俨么砥?，所述RS-232中控接口、RS-485中控接口和两路RS-485级联接口连接总线仲裁处理器和RS-485总线控制端，所述多个光电转换?？橐欢肆幼芟咧俨么砥?，另一端连接平面波导型光分路器一端，平面波导型光分路器另一端连接光口。
[0022]所述无源RS-485光网络终端包括单端口 RS-485光网络终端、嵌入式RS-485光网络终端和多端口 RS-485光网络终端，其中，所述单端口 RS-485光网络终端包括依次连接的光口、光电转换?？?、高速光耦、RS-485接口芯片和三级防雷电路；嵌入式RS-485光网络终端包括依次连接的光口、光电转换单元、高速光耦、RS-485接口芯片和三级防雷电路；所述多端口 RS-485光网络终端包括依次连接的光口，光电转换?？?，总线仲裁处理器，高速光耦、RS-485接口芯片和三级防雷电路，其还包括与处理芯片相连接的一路上行光纤接口、两路级联光口和两路RS-485级联接口。
[0023]所述光电转换?？榘ǚ⑸涞ピ徒邮盏ピ?；发射单元包括激光驱动器和激光器；接收单元包括光电二极管和放大比较电路，发射单元接收到总线仲裁处理器处理过的RS-485总线逻辑电平“O”时驱动激光器发光，发出逻辑“O”的光信号，在接收到总线仲裁处理器处理过的RS-485总线逻辑电平“I”时，驱动电路不驱动激光器发光，产生逻辑“I”的光信号，接收单元在接收到无源RS-485光网络终端发送来的逻辑“O”光信号，将此光信号转换成总线仲裁处理器可以处理的逻辑“1”TTL高电平信号，总线仲裁处理器将此信号转化为逻辑“0”TTL低电平信号，送到RS-485总线驱动芯片后传送到RS-485总线控制端，在没有光信号输入时，将此光信号转换成总线仲裁处理器可以处理的逻辑“0”TTL低电平信号，总线仲裁处理器将此信号转化为逻辑“I”TTL高电平信号，送到RS-485总线驱动芯片后传送到RS-485总线控制端。
[0024]所述无源RS-485光网络终端光电转换?？榈慕邮盏ピ拊碦S-485光网络局端发送过来的光信号转换成TTL逻辑电平信号，经相位转换后送到高速光耦的发光二极管引脚，发光二极管是否发光由输入逻辑状态决定，对高速光耦的光敏器件，将光信号逻辑转换相应的逻辑电平输出，从而实现电气隔离，并将数据发送RS-485接口芯片驱动到数据总线上；当用户终端设备通过RS-485总线发送数据时，RS-485接口芯片将RS-485电平转换成TTL逻辑电平信号送到高速光耦的发光二极管引脚，发光二极管是否发光是由输入逻辑状态决定的，对应高速光耦的光敏器件，将光信号逻辑转换相应的逻辑电平输出，从而实现电气隔离，数据相位转换后送到光电转换?？榈姆⑸涞ピ?，经局端设备送到RS-485控制端，实现数据的采集。
[0025]在不发送数据时，总线被强制为逻辑“I”状态，当发送逻辑“I”信号时，RS485总线电平不进行跳变，保持逻辑“ I ”状态；当发送逻辑“O”时，RS-485总线由逻辑“ I ”跳变为逻辑“O”状态，当发送完逻辑“O”信号后，总线逻辑状态又恢复为逻辑“ I”状态，并保持直到下一个逻辑“O”信号的到来。
[0026]用有光(即光