基于MSC1210和RS485的数据采集系统的研究
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入口参数 ’ 字符串首地址 ) 字符串长度 返回结 果 ’ 字符串的 6"6 码
为 了 提 高 通 信 效 率 #满 足 实 时 性 的 要 求 #本 系 统 在通信协议的设计上使用了比较简洁的方式 # 省去了 类似 86< 连接时烦琐的握手 # 采用了一种更为直接的 办法 $ 即上位机发送一条指令 #然后开始等待 # 如果在 超时范围内收到下位机上传的数据 # 校验无误并且 符 合 数 据 格 式 #则 认 为 一 次 通 信 成 功 #否 则 认 为 通 信 失 败 # 进而采取相应措施 #比如请求重发等 $ 为了不引起 总线冲突 # 下位机不会主动占用总线 $ 当 下位机收到 指令并校验无误后 # 便开始执行 # 并将执行结果上 传 # 下位机只是单纯的听命于上位机来完成相应工作 $ 由于在 "#$%&’ 总线上 # 数据能被所有的节点接 收 到 #如 果 有 一 台 下 位 机 发 送 数 据 #而 这 个 数 据 中 的 某一段正好和某个命令数据相同 # 将会引起某些 下位 机的误动作 # 导致总线混乱 $ 因此 # 在下位机接收数据 时 # 必须判断该数据是上行数据还是下行数据 $ 而为 了提高通信线路的利用率 # 没有采用带有包头和 包尾 的数据格式 # 因此不可能通过识别包头包尾来 对上行 和下行数据进行区分 $ 为了解决这一问题 # 采用了以 数据长度来识别数据种类的方法 # 以此区分收到的数
电话 !$&$9’#&<#;<’ "’#&:#’&’ #=,> $ ! 变频器与软启动器应用 #$$ 例 "
万方数据
数采与监测
您的论文得到相关企业家品评
件线路变得简 单#所 以 硬 件 电 路 设 计 更 加 简 洁 #芯 片 的外围元件非常少 # 从而系统的可靠性得到了很 大提 高 # 而且大大缩短了开发周期降低了开发成本 $
线返回上位机 $
/( 获得本机地址函数
返回结果 ’ 本机地址 %& 位 & >?4@A?BC DEFG ABHI4BJKIFCCGB44LM N >?4@A?BC DEFG FCCGB44O </P.QKDO 33 先向 </ 口高 ) 位写 / ;CCGB44 P</O ;CCGB44 RP.QKDO 00 从 </ 口读高 ) 位地址 @KS;.M FCCGB44TP.Q./O !! @KS;/M FCCGB44TP.Q.!O33 从 <-U’ 和 <-V% 读 低 入口参数 ’ 无
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技 术 创 新
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56#/!/. MCS1210 56: MCU
RS-485 !"#
;,6 ADC
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图 ! 下位机结构框图
"#$%&’ 驱动器采用的 也是德州仪 器公司生产 的 "#$%&’ 驱动芯片 #()’*+,-.&! #该芯片体积小 # 功耗 极低 # 在 /0& 负载下可以同时驱动 !’) 个相同接口的 设备 # 驱动速率可以达到 !..1234 $ 图 / 中的 5#6/!/. 下位机系统 # 其结构框图如图 ! 所示 $ 上位机通 过 "#7%&’ 串行总线 发送的命令 被 "#$%&’ 驱动器转 换成 889 电 平 #56: 收 到 命 令 并 验 证无误后 # 控制 ;,6 从传感器接收模拟信号并转换成 数字信号 # 然后 56: 将转换结果通过 "#$%&’ 串行总
! 软件设计
%/ &通信协议的设计 本设计所采用的通信协议格式如下 ’ 下行数据格式 %上位机向下传送的命令 &
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技 术 创 新
上行数据格式 %下位机向上传送的数据 &
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据是上行数据还是下行数据 $ 为了保证数据的可靠传 输 # 系统采用了 检错能力极 高的 6"6 校验 # 极 大地 提 高了协议的可靠性 $ 下位机所要完成的工作即 是响应上位 机的命令 # 进行数据采集和传输 $ 系统工作过程如图 - 所示 ’ 系 统 处 于 循 环 状 态 #当 串 口 收 到 指 令 时 #就 会 将 接收缓冲区有效标志置位 # 此时主循环就 会得知缓冲 区内有指令到 来 # 然后便对 缓冲区数据 进 行 6"6 校 验 # 由 于 6"6 校 验 的 检 错 率 近 乎 /..= # 所 以 只 要 6"6 校验无误 # 便可认为收到的数据是正确的 $ 由于 "#7%&’ 总线的特殊结构 # 对于 一条指令 # 总 线上所有 的下位机都能够收到 # 即使这条指令不 是传达给该 下 位机的 # 这就需要每个下位机都有一 个唯一地址 # 在 收到正确数据后还要对其中地址部分进行核 对 # 如果 地址正确 # 则取出指令部分 # 进行分析并执行 # 否则丢 弃该指令 $ 最 后 #指 令 执 行 完 毕 后 #下 位 机 将 指 令 执 行 的 结 果返回给上位机 $ 下面给出几个典型函数的源程序 $
!"# 石家庄铁道学院计算机系 $%# 石家庄铁道学院大型结构研究所 $&’ 信阳铁路分局 ( 燕 延
"
陈保平
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刘振荣
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马增强
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摘要 ! 本 文 介 绍 了 一 个 基 于 以 太 网 技 术 和 )*+,-. 协 议 的 网 络化数据采集系统" 远程监控中心和上位机通过以太网使 用 /01231 协 议 进 行 通 信 " 上 位 机 和 数 量 众 多 的 下 位 机 数 据 采 集 系 统 之 间 则 使 用 )* +,-. 串 行 总 线 和 串 口 协 议 进 行 通 信 "系 统 的 特 点 是 传 输 距 离 远 %组 态 灵 活 方 便 "可 靠 性 和 实 时 性 都 比 较 高 "该 实 现 方 案 可 应 用 于 冶 金 %化 工 %煤 矿 等 大 型工矿企业的生产过程的远程数据采集& 关键字 ! "#$%&%’( )#*+,-( 网络数据采集 文献标识码 !2 中图分类号 !./01% 文章编号 3%’’,*’-4’5&’’-6’7*’,’*’0
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中 文 核 心 期 刊 ! 微 计 算 机 信 息 " ! 测 控 自 动 化 "#$$% 年 第 #& 卷 第 ’ 期
基于 !"#$%$& 和 ’"()* 的数据采集系统的研究
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护和修理十分方便 $
& 数据采集系统硬件构成
整个数据采集控制系统的结构如图 " 所示 O 该系统整体为三层结构 # 最 上层为监控 中心 # 它 是一台 10 机 & 中间一层为上位机 # 由多个 ):GG75&NNN 系统组成 & 底层为下位机和传感器 # 由 ." 单片机 系统 组成 $ 监控中心和上位机通过以太网进行通 信 # 上位 机和下位机之间通过 )*+,-. 串行总线进行通信 $ 监 控中心控制多个上位机 # 而每个上位机又控制多 个下 位 机 #)*+,-. 串 行 总 线 的 传 输 距 离 可 以 长 达 "NNNF 以上# 因此可以形成分布非常广的树形数据采集网 络$ 监 控 中 心 通 过 以 太 网 和 /01231 协 议 向 ):GG75+ &NNN 系统发送控制命令 #)&NNN 收到监控中心的命令 后 #对 下 位 机 发 送 相 应 的 操 作 指 令 #从 而 控 制 多 个 下 位机进行数据采集 $ 每个下位机系统都有一个独立的 地址 ’ 相对于同一条 )*+,-. 总线而 言 (#)&NNN 对下 位机发送指令时# 总线上的每一个下位机都可以收 到 # 下位机通过识别指令中的地址信息来 确认指令是 否 有 效 #如 果 指 令 有 效 则 完 成 相 应 的 工 作 #并 返 回 工 作结果 $ 系统的总线控制权完全由上位机掌握 # 实 现 了 一 主 多 从 的 通 信 方 式 #并 且 免 去 了 总 线 仲 裁 %冲 突 检测等烦琐过程 # 提高了总线的利用率 $
% 引言
一般的数据采集系统 # 由于 通信线路的 限制 # 其 数据采集单元和上位机之间的数据传输距离不可能 很远 $ 虽然有的系统采用了以太网传输 # 数据的传输 距离和可靠性得到了很大的提高 # 但是以太网所 使用 的 /01231 协议 的复杂性是普 通廉价 微 处 理 器 所 不 能 实 现 的 #而 对 于 大 型 工 矿 %化 工 等 企 业 的 生 产 过 程 监 测 #其 监 测 点 一 般 分 布 范 围 广 %数 量 多 #所 以 #使 用 以 太网构造数据采集系统的代价是比较昂贵的 $ 使用无 线传输则设备复杂 #不易维护 # 而且可靠性不是很高 $ 本文所描述的网络化数据采集系统使用了三级 分布式网络 # 传输介质采用以太网和 )*+,-. 混合的 方式 # 其中数量较少的上位机和监控中心通过 以太网 使用 /01231 协议通信 # 而上位机和数量众多下位机数 据采集系统之间则使用 )*+,-. 串行总线和简单的串 口协议进行通信 $ 由于 )*+,-. 串行总线使了差动传 输 技 术 #因 此 具 有 很 强 的 抗 干 扰 能 力 #在 适 当 的 波 特 率下 # 传输距离可以达到 "NNNF 以上 # 且价格低廉 # 非 常适合大规模的使用 $ 此外系统采用模块化设 计 # 维 燕 延 )副 教 授
中国自控网 !())*+,,---./0)1213)415.216.23 元 , 年 邮局订阅号 !8#9:;’!!! 7777777777777&#$ + -N +
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下 位 机 采 用 了 美 国 德 州 仪 器 公 司 ’/KPQ* 3R*/)STKR/* ( 推 出 的 一 种 功 能 很 强 的 单 片 微 机
T*0"%"N 作 为 处 理 器 #T*0"%"N 芯 片 是 一 个 集 成 了 -N." 微 控 制 器 和 UVQ*W 存 储 器 的 精 密 模 数 转 换 器 # 该芯片采用增强型 -N." 单片 机内核 # 缩短 了指令执 行 周期 # 使用低 功耗设计 # 内 部 集 成 了 %, 位 高 精 度 通道 Q2X 转换器并带有一个可编程增益放大器 # 其转 换速率可以达到 "NNNWY # 由于该芯片的高集成度使硬
为 了 提 高 通 信 效 率 #满 足 实 时 性 的 要 求 #本 系 统 在通信协议的设计上使用了比较简洁的方式 # 省去了 类似 86< 连接时烦琐的握手 # 采用了一种更为直接的 办法 $ 即上位机发送一条指令 #然后开始等待 # 如果在 超时范围内收到下位机上传的数据 # 校验无误并且 符 合 数 据 格 式 #则 认 为 一 次 通 信 成 功 #否 则 认 为 通 信 失 败 # 进而采取相应措施 #比如请求重发等 $ 为了不引起 总线冲突 # 下位机不会主动占用总线 $ 当 下位机收到 指令并校验无误后 # 便开始执行 # 并将执行结果上 传 # 下位机只是单纯的听命于上位机来完成相应工作 $ 由于在 "#$%&’ 总线上 # 数据能被所有的节点接 收 到 #如 果 有 一 台 下 位 机 发 送 数 据 #而 这 个 数 据 中 的 某一段正好和某个命令数据相同 # 将会引起某些 下位 机的误动作 # 导致总线混乱 $ 因此 # 在下位机接收数据 时 # 必须判断该数据是上行数据还是下行数据 $ 而为 了提高通信线路的利用率 # 没有采用带有包头和 包尾 的数据格式 # 因此不可能通过识别包头包尾来 对上行 和下行数据进行区分 $ 为了解决这一问题 # 采用了以 数据长度来识别数据种类的方法 # 以此区分收到的数
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