一种用于电动显微镜的半双工RS485总线通讯方法与流程

本发明涉及一种通讯方法，尤其是一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法。

背景技术：

1、目前，在一主多从模块的系统里，相比于其他通讯总线，rs485总线凭借其抗干扰能力强劲、接线简便、通讯效率颇高和传输距离较远等长处，得到了极为广泛的应用。rs485总线可分为半双工和全双工两种模式，与全双工模式（需要4芯线）相比，半双工模式（仅需2芯线）具有接线简单、线路板空间较小、通讯时序简单以及控制逻辑简单等优势，尤其受到诸如电子显微镜等这类对集成度要求较高的应用的青睐。

2、现有的半双工rs485总线通常会运用一个主节点来对多个子节点实施通讯控制，控制命令由主节点发起，而子节点处于被动接收的状态，不存在与主节点的主动应答操作，在对实时性有着较高要求以及子节点需要并行执行多个命令的应用场景中，上述方式并不适用，通讯很容易引发冲突和错误。例如在多轴控制的电动显微镜中，主控模块与各个子模块之间的通讯命令执行在时间方面是闭环的，若采用半双工rs485总线，就会导致从命令发起直到命令执行完毕并作出响应的这段时间内，通讯总线始终处于被占用的状态，无法实时响应多个命令，并且各个子模块的状态需要定时进行轮询获取，在子模块数量较多的情况下，效率极其低下，命令执行显得格外迟钝。

3、为解决这一问题，行业内曾采用不少方法。比如增加一根监听线的方法，但该方法需要增加通信线数（2根变成3根），造成资源浪费，还会降低可靠性和传输距离，与全双工rs485方式相比也没有优势；应用较广的方法是通过轮询的访问方式获取各个子节点的状态，但该方法每个命令都需要一定轮询响应时延，控制实时性不高；还有操作人员想到增加一块存储空间用于缓存多条待发送指令的方式用于模拟全双工模式，但还是未解决等待响应带来的延时问题，无法达到操控命令实时执行和并行执行的效果。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，不但能及时响应操控命令，而且能同时并行执行操控命令。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，包括以下步骤：

3、步骤1）：将电动显微镜上的主控模块与外设上的子模块均搭载在半双工rs485总线上；

4、步骤2）：主控模块通过rs485总线发送带有加锁信息的操控命令至对应的子模块，rs485总线上的所有子模块通过rs485总线识别到加锁信息后，自动进入rs485总线被锁状态；

5、步骤3）：子模块在接收到主控模块发送的操控命令后，立即通过rs485总线发送带有解锁信息的回复命令至主控模块，rs485总线上的其它子模块以及主控模块通过rs485总线识别到解锁信息后，自动进入rs485总线空闲状态；

6、步骤4）：子模块在执行完主控模块发送的操控命令后，更新本地状态信息，并执行步骤5）；

7、步骤5）：子模块通过rs485总线发送带有加锁信息的锁通道命令至rs485总线上申请通道使用权，并产生随机延时开始等待；

8、步骤6）：若处于随机延时等待期间的子模块通过rs485总线识别到其它子模块发送的任何信息，则该子模块判定rs485总线被其它子模块抢占并自动进入rs485总线被锁状态，直到该子模块通过rs485总线识别到其它子模块发送的解锁信息后，自动进入rs485总线空闲状态，随后返回执行步骤5），直至随机延时等待期间该子模块没有通过rs485总线识别到其它子模块发送的任何信息，执行步骤7）；若处于随机延时等待期间的子模块没有通过rs485总线识别到其它子模块发送的任何信息，则直接执行步骤7）；

9、步骤7）：子模块通过rs485总线发送带有解锁信息的当前的本地状态信息至主控模块，主控模块接收并存储该子模块的当前的本地状态信息，rs485总线上的其它子模块以及主控模块通过rs485总线识别到解锁信息后，自动进入rs485总线空闲状态。

10、与现有技术相比，本发明的优点在于rs485总线除了在主控模块或子模块发送命令外，其它时候基本处于空闲状态；子模块接收到主控模块发送的操控命令后，先立即发送带有解锁信息的回复命令至主控模块，用于释放rs485总线使用权，再执行操控命令，这样可以使rs485总线在大部分时间下处于空闲状态，允许主控模块在此时向其它子模块发送操控命令，达到多个子模块并行执行对应操控命令的效果，相较于传统的电子显微镜中一个接一个排队执行多个操控命令，本发明的效率得到了大大提升；子模块执行完操控命令后通过竞争来获取rs485总线的使用权，并主动向主控模块发送带有解锁信息的当前的本地状态信息，实现了操控命令执行的闭环；具体竞争方案如下：子模块发送带有解锁信息的当前的本地状态信息前先发送带有加锁信息的锁通道命令来占用rs485总线，同时产生随机延时进行等待，可以避免多个子模块同时发送带有解锁信息的当前的本地状态信息至主控模块时产生的干扰问题，从而提高了电子显微镜的操作效率。

11、进一步的，所述的主控模块中设置有广播命令发送模块，所述的广播命令发送模块以设定的时间定时发送带有加锁信息和解锁信息的广播命令至rs485总线，所述的广播命令中包含当前存储的各个子模块的当前的本地状态信息，rs485总线上的所有子模块通过rs485总线识别到加锁信息后，自动进入rs485总线被锁状态，rs485总线上的所有子模块在收到广播命令后，均会对其解析并通过rs485总线识别到解锁信息后，自动进入rs485总线空闲状态；

12、若有子模块解析广播命令后，发现当前的本地状态信息与该子模块的本地状态信息不同，则该子模块将本地状态信息发送至主控模块，并重复步骤5）~步骤7）。rs485总线处于空闲状态时，主控模块中的广播命令发送模块会定时发送带有加锁信息和解锁信息的广播命令，子模块解析广播命令与本地状态信息不一致时，会将本地状态信息主动上报至主控模块，相较于传统的电子显微镜中各个子模块的状态需要定时轮询获取的方式，这样不仅可以使主控模块与各个子模块之间一次性实现信息同步，而且还可以避免由于硬件原因导致的通讯异常引起rs485总线通道死锁的问题。

13、进一步的，所述的设定的时间为500ms。

14、进一步的，所述的随机延时为0~30ms。

15、进一步的，所述的主控模块为电动显微镜的主控板，所述的子模块为电动显微镜的外设模块，包括电动物镜转盘、电动荧光转盘、电动聚光镜转盘、电动分光转盘、电动荧光光闸、电控上灯模块和电控荧光灯灯箱。

技术特征：

1.一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，其特征在于所述的主控模块中设置有广播命令发送模块，所述的广播命令发送模块以设定的时间定时发送带有加锁信息和解锁信息的广播命令至rs485总线，所述的广播命令中包含当前存储的各个子模块的当前的本地状态信息，rs485总线上的所有子模块通过rs485总线识别到加锁信息后，自动进入rs485总线被锁状态，rs485总线上的所有子模块在收到广播命令后，均会对其解析并通过rs485总线识别到解锁信息后，自动进入rs485总线空闲状态；

3.根据权利要求2所述的一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，其特征在于所述的设定的时间为500ms。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，其特征在于所述的随机延时为0~30ms。

5.根据权利要求1所述的一种用于电动显微镜的半双工rs485总线通讯方法，其特征在于所述的主控模块为电动显微镜的主控板，所述的子模块为电动显微镜的外设模块，包括电动物镜转盘、电动荧光转盘、电动聚光镜转盘、电动分光转盘、电动荧光光闸、电控上灯模块和电控荧光灯灯箱。

技术总结本发明公开了一种用于电动显微镜的半双工RS485总线通讯方法，特点是主控模块发送带有加锁信息的操控命令至对应的子模块；子模块接收到主控模块发送的操控命令后，立即发送带有解锁信息的回复命令至主控模块；子模块在执行完操控命令后，发送带有加锁信息的锁通道命令，并产生随机延时开始等待；若随机延时等待期间的子模块没有收到任何数据，则发送带有解锁信息的当前的本地状态信息至主控模块，主控模块接收并存储该子模块的当前状态信息；优点是主控模块可以同时向多个子模块发送操控命令，达到多个子模块并行执行对应操控命令的效果，可以避免多个子模块同时发送当前的本地状态信息至主控模块时产生的干扰问题，从而提高了电子显微镜的操作效率。技术研发人员：沈开远,顾剑,崔志英,俞杰,王益平,施佐铤受保护的技术使用者：宁波永新光学股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29