基于RS485接口的DGL通信协议（修改）
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MODBUS RTU 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
Byte Count
DATA
Check SUM
地址
命令
字节数
数据
校验和
1 Byte
1 Byte
=n, 1 Byte
n Byte
1 Byte
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
特点
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1. RS-485的电气特性：采用差分信号负逻辑，逻辑"1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-(2~6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。
2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。
3. RS-485接口是采用平衡驱动器和差分,接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。
4. RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100KbpS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。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。
2接口
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RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制（以前有四线制接法，只能实现点对点的通信方式，现很少采用），多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485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。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。
另有一个问题是信号地，上述连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号，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。(2)EMI(电磁兼容性)问题：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），信号中的共模部分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。
由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离栅的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。
