一种采用RS485协议的多板卡通讯系统及方法

本发明涉及图像硬件处理器领域，尤其涉及一种采用RS485协议的多板卡通讯系 统及方法。

无源背板式图像硬件处理器系统，具备多个槽位、多种板卡类型的复杂系统。主控 板与其他单板之间通讯采用RS485协议，根据RS485的协议，总线上可以设计1发32收。为了 提高多从板的处理器系统通讯速度，会采用分组通讯的方式。在同一时刻1路总线中只能与 一个从板通讯，那么该从板所在的分组的其他单板使能等待这个从板通讯之后才能进行竞 争通讯。

各板卡的通讯并非时间等长、等间隔，因此针对平均分组式的通讯方式其效率并 非最优。

因此，提供一种多组RS485与多板卡进行通讯，以提高通讯效率的系统和方法是本 领域技术人员需要解决的技术问题。

本发明实施例提供了一种采用RS485协议的多板卡通讯系统及方法，通过多组 RS485与多板卡之间进行通讯，以提高通讯效率。

本发明实施例提供了一种采用RS485协议的多板卡通讯系统，包括：

主控板、M个从控板和通讯切换矩阵模块；

所述主控板与所述通讯切换矩阵模块通过N+1个RS485总线连接；

每个所述从控板与所述通讯切换矩阵模块通过RS485线路连接；

每个所述从控板与所述通讯切换矩阵模块还通过N+1个仲裁总线连接；

其中，M＝1，2，3….n，N＝1，2，3….n，M＜32N；

所述通讯切换矩阵模块用于在判断至少有两个所述从控板申请与所述主控板通 讯后，通过所述仲裁总线获取到申请通讯的从控板槽位号，对所述申请通讯的从控板槽位 号进行筛选得到最小槽位号从控板；

所述通讯切换矩阵模块还用于在判断所述最小槽位号从控板申请到仲裁通讯权 限后，将处于空闲且线路序号最低的仲裁总线分配给所述最小槽位号从控板，并调度其中 一个RS485总线与所述最小槽位号从控板的RS485线路进行对接。

优选地，所述通讯切换矩阵模块还用于在判断只有一个所述从控板申请与所述主 控板通讯后，获取到所述从控板向第一仲裁总线的申请信息，将第一RS485总线与所述从控 板的RS485线路进行对接。

优选地，所述通讯切换矩阵模块还用于在判断所述最小槽位号从控板申请不到仲 裁通讯权限后，确认有所述从控板申请与所述主控板通讯且存在处于空闲的RS485总线后， 通过所述仲裁总线获取到申请通讯的从控板槽位号，对所述申请通讯的从控板槽位号进行 筛选得到最小槽位号从控板。

优选地，所述通讯切换矩阵模块为CPLD器件。

优选地，所述主控板与所述通讯切换矩阵模块还通过控制总线连接。

优选地，所述通讯切换矩阵模块设置有差分转单端信号电路。

优选地，所述主控板与所述通讯切换矩阵模块通过N+1个RS485总线异步通讯连 接；

每个所述从控板与所述通讯切换矩阵模块通过RS485线路异步通讯连接。

优选地，本发明实施例还提供了一种采用RS485协议的多板卡通讯方法，包括：

在判断至少有两个所述从控板申请与所述主控板通讯后，通过所述仲裁总线获取 到申请通讯的从控板槽位号，对所述申请通讯的从控板槽位号进行筛选得到最小槽位号从 控板；

在判断所述最小槽位号从控板申请到仲裁通讯权限后，将处于空闲且线路序号最 低的仲裁总线分配给所述最小槽位号从控板，并调度其中一个RS485总线与所述最小槽位 号从控板的RS485线路进行对接。

优选地，本发明实施例提供的一种采用RS485协议的多板卡通讯方法，还包括：在 判断只有一个所述从控板申请与所述主控板通讯后，获取到所述从控板向第一仲裁总线的 申请信息，将第一RS485总线与所述从控板的RS485线路进行对接。

优选地，本发明实施例提供的一种采用RS485协议的多板卡通讯方法，还包括：在 判断所述最小槽位号从控板申请不到仲裁通讯权限后，确认有所述从控板申请与所述主控 板通讯且存在处于空闲的RS485总线后，通过所述仲裁总线获取到申请通讯的从控板槽位 号，对所述申请通讯的从控板槽位号进行筛选得到最小槽位号从控板。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种采用RS485协议的多板卡通讯系统及方法，其中，该采用 RS485协议的多板卡通讯系统包括：主控板、M个从控板和通讯切换矩阵模块；所述主控板与 所述通讯切换矩阵模块通过N+1个RS485总线连接；每个所述从控板与所述通讯切换矩阵模 块通过RS485线路连接；每个所述从控板与所述通讯切换矩阵模块还通过N+1个仲裁总线连 接；其中，M＝1，2，3….n，N＝1，2，3….n，M＜32N；所述通讯切换矩阵模块用于在判断至少有 两个所述从控板申请与所述主控板通讯后，通过所述仲裁总线获取到申请通讯的从控板槽 位号，对所述申请通讯的从控板槽位号进行筛选得到最小槽位号从控板；所述通讯切换矩 阵模块还用于在判断所述最小槽位号从控板申请到仲裁通讯权限后，将处于空闲且线路序 号最低的仲裁总线分配给所述最小槽位号从控板，并调度其中一个RS485总线与所述最小 槽位号从控板的RS485线路进行对接。本发明实施例的工作模式主要从主控板或者从控板 的通讯发起为开始，从控板按照自身所在的槽位号从低到高的优先次序，仲裁总线的申请 次序按照从低到高的次序进行申请，通过多组RS485与多板卡之间进行通讯，以提高通讯效 率。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种采用RS485协议的多板卡通讯系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种采用RS485协议的多板卡通讯方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种一种采用RS485协议的多板卡通讯系统的应用实 施例示意图；

图4为通讯切换矩阵模块的结构示意图；

图5通讯切换矩阵模块内部地址形式示意图。

本发明实施例提供了一种采用RS485协议的多板卡通讯系统及方法，通过多组 RS485与多板卡之间进行通讯，以提高通讯效率。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域 普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护 的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种采用RS485协议的多板卡通讯系统的一个实 施例，包括：

主控板、M个从控板和通讯切换矩阵模块；

主控板与通讯切换矩阵模块通过N+1个RS485总线连接；

每个从控板与通讯切换矩阵模块通过RS485线路连接；

每个从控板与通讯切换矩阵模块还通过N+1个仲裁总线连接；

其中，M＝1，2，3….n，N＝1，2，3….n，M＜32N；

通讯切换矩阵模块用于在判断至少有两个从控板申请与主控板通讯后，通过仲裁 总线获取到申请通讯的从控板槽位号，对申请通讯的从控板槽位号进行筛选得到最小槽位 号从控板；

通讯切换矩阵模块还用于在判断最小槽位号从控板申请到仲裁通讯权限后，将处 于空闲且线路序号最低的仲裁总线分配给最小槽位号从控板，并调度其中一个RS485总线 与最小槽位号从控板的RS485线路进行对接。

通讯切换矩阵模块还用于在判断只有一个从控板申请与主控板通讯后，获取到从 控板向第一仲裁总线的申请信息，将第一RS485总线与从控板的RS485线路进行对接。

通讯切换矩阵模块还用于在判断最小槽位号从控板申请不到仲裁通讯权限后，确 认有从控板申请与主控板通讯且存在处于空闲的RS485总线后，通过仲裁总线获取到申请 通讯的从控板槽位号，对申请通讯的从控板槽位号进行筛选得到最小槽位号从控板。

通讯切换矩阵模块为CPLD器件。

主控板与通讯切换矩阵模块还通过控制总线连接。

通讯切换矩阵模块设置有差分转单端信号电路。

主控板与通讯切换矩阵模块通过N+1个RS485总线异步通讯连接；

每个从控板与通讯切换矩阵模块通过RS485线路异步通讯连接。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种采用RS485协议的多板卡通讯方法的一个实 施例，包括：

101、判断是否至少有两个从控板申请与主控板通讯，若是，执行102，若不是，执行 103；

通讯切换矩阵模块判断是否至少有两个从控板申请与主控板通讯，若是，执行步 骤102，若不是，执行步骤103。

102、通过仲裁总线获取到申请通讯的从控板槽位号，对申请通讯的从控板槽位号 进行筛选得到最小槽位号从控板；

通讯切换矩阵模块通过仲裁总线获取到申请通讯的从控板槽位号，对申请通讯的 从控板槽位号进行筛选得到最小槽位号从控板。

103、获取到从控板向第一仲裁总线的申请信息，将第一RS485总线与从控板的 RS485线路进行对接；

通讯切换矩阵模块获取到从控板向第一仲裁总线的申请信息，将第一RS485总线 与从控板的RS485线路进行对接。

104、判断最小槽位号从控板是否申请到仲裁通讯权限，若是，执行105，若不是，执 行106；

筛选得到最小槽位号从控板后，通讯切换矩阵模块判断最小槽位号从控板是否申 请到仲裁通讯权限，若是，执行105，若不是，执行106。

105、将处于空闲且线路序号最低的仲裁总线分配给最小槽位号从控板，并调度其 中一个RS485总线与最小槽位号从控板的RS485线路进行对接；

通讯切换矩阵模块将处于空闲且线路序号最低的仲裁总线分配给最小槽位号从 控板，并调度其中一个RS485总线与最小槽位号从控板的RS485线路进行对接。

106、确认有从控板申请与主控板通讯且存在处于空闲的RS485总线后，重新执行 102。

通讯切换矩阵模块确认有从控板申请与主控板通讯且存在处于空闲的RS485总线 后，重新执行步骤102。

以上是对一种采用RS485协议的多板卡通讯方法进行的详细说明，为便于理解，下 面将以一具体应用场景对一种采用RS485协议的多板卡通讯方法的应用进行说明，请参阅 图3，应用例包括：

对M、N取数值为40、3，那么系统中从控板数量为40，RS485总线数量为4，仲裁总线 分别为DA_1/DA_2/DA_3/DA_4。每块从控板上有4组仲裁总线，从控板可以依次从4路总线中 申请仲裁进行通讯，按照标记路数较低的优先申请，如果被占用，那么依次递增去申请。如 果4路总线均被占用，说明系统的RS485总线全部在通讯中，即需要等待有空闲的总线。从控 板申请到的仲裁之后，有通讯切换矩阵模块进行调度S485总线的其中一路来通讯。

通讯切换矩阵模块的功能在于对从板的RS485信号线与总线进行切换，实现对从 板的仲裁申请判定和对CPU(即主控板)的RS485通讯总线空闲状态的检测。在该模块上设计 RS485的差分转单端信号电路，那么从控板的RS485转换为2线的异步通讯信号线，40块从板 共80路信号。CPU这端的RS485总线同样在通讯切换矩阵模块转换为单端信号，共有8路信 号。切换的核心模块采用CPLD器件，CPU与CPLD之间有控制总线对接，进行内部寄存器配置 和总线空闲的管理。

在本实施例中，实现了多从板、多路RS485总线通讯，RS485总线与仲裁总线路数一 致。

本发明实施例的工作模式主要从主控板或者单板的通讯发起为开始，从板按照自 身所在的槽位号从低到高的优先次序，仲裁总线的申请次序按照从低到高的次序进行申 请。

具体地，请参阅图4，通讯切换矩阵模块由3个部分组成，part1为40路输入4路输出 的模拟通道切换模块，part2为40路输出4路输入的模拟通道切换模块，part3是通道切换寄 存器控制模块。

寄存器控制模块，由上级ARM控制，通讯总线为4线SPI。该模块的寄存器控制分为2 个部分，其一对应part1，其二对应part2。2个部分分别输出200bit信号线到part1和part2， 对其中的通道进行控制。SPI写入part3的寄存器地址采用44bit模式，part3将输入的数值 与原始值进行对比，有变化的就写入控制模块，并且在输出的200bit总线中做相应改变状 态。地址形式如图5所示。操作的数值如表1所示。需要选通那个通道，即写入相应的数值“1” 到所在的寄存器即可。

表1

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统， 装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以 通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的 划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件 可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或 讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦 合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单 元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用 时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上 或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式 体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机 设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全 部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程 序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前 述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些 修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。