集散控制系统中智能串行通信终端设计.pdf

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为满足建立动态易调整串行通信网络的需求,采用基于盲环境下对通讯波特率和帧格式自动 识别的方法,设计了一种智能串行通信终端。在完成对上位机的通信设置后,该终端可在一切未知条件下自 动识别并跟随上位机的通信设置,与上位机建立通信 工业应用证明该方法设计的智能串行通信终端运行稳 定可靠、抗扰性能好、可大大提高串行通信的灵活性
150 有色冶金设计与研究 第32卷 度。波特率指的是每秒钟传送数据的位数因此如果 3)奇偶校验位的检测。按照上面的方法识别起始 知道传送一位所用的时间便可计算出波特率,因为本位,根据数据位数的不同,通过对捕获时间数组 系统的通信终端的时钟频率可以高达72MHz,所以bad处理累加自起始位后的8位或9位数据中为 足以对通信信号进行样。识别过程如下: “1”的时间,然后根据波特率计算出数据位为“1的 bit=minban (1)位数若均为偶数则可判断为偶校验均为奇数则可 Baudf Thit (2)判断为奇校验否则无校验。 式中,Th指传送一位数据对应的捕获值;Baud 4)停止位的检测。检测起始位然后通过时间累 指波特率,∫指定时器计数频率。由式(1)知,波特率积的方法找出停止位得到对应的捕获时间值选择 的识别是利用通讯数据中的独立可见位完成的。串其中最小的时问值作为停止位时间宽度便可得到: 行通信帧结构图如图3所示,在传送数据0k01时起 停止位位数=min{ bandstop]/Ti 始位、数据位D0、停止位均为独立可见位。在正常的式中adp代表停止位对应的时间宽度T指传 通信中独立可见位几乎必然存在,因此这种检测波送一位数据所用的时间。 特率的方法普遍适用。 23智能串行通信终端的软件设计 起始位 停止位 0x02 智能串行通信终端的软件采用模块化设计包 括主程序、捕获中断程序、采样子程序、数据位检测 子程序、奇偶校验检测子程序、停止位检测子程序等 D-D7 组成。不同模块程序间通过全局变量联系部分程序 流程如图4图5、图6图7图8所示 图3串行通信帧结构 <开始 2)数据位检测。串行帧格式中数据位为8位或 匚初始化 开始 9位。检测原理是识别传送数据的起始位,以该位为 定时器通道捕获中断 起点累加以后捕获的时间数组至时间大于传送9位 清除中断标志位 数据的时间累加结束时对应的便是从起始位起包 完成/N 括起始位的第10位,即9位数据通信时数据位的最 更新中断 设置标志位 UP=O 后一位或八位数据通信时的停止位,通过数组序号 调用波特幸检测子程序 Y 便可知道该位对应的电平,通过对bam4数组中的诫用数据位数检测子程序]设置标志位UP=l 数据处理若第10位均为高便可判断该位为停止位,[用奇校啦检测子程] 采用的数据位数为8位否则采用9位数据通信。识 调用停止位检测子程序 调用采样子程序 别起始位的方法是将定时器周期设置为大于传送10 位数据的时间在发生溢出中断请求后的第一个下降 设置串行通信参数 返回 沿就是通信数据的起始位,在下降沿中断程序中判 图4主程序流程 断是否发生定时器溢出便可知道起始位的位置。这 图5中斷程序流程 开始 里对微控制器工作频率五分频,定时器周期为 Thi=baud[ 1] 65535=4.55ms 当采用较低波特率2400bits时传送10位数 据的时间为 i<50 波特率=/7b 10 =4.16rs 2400 由式3和(4可知当波特率>2400biv时,定时 返回 器更新中断请求后的第一个下降沿便是传送通信数 Ti=[il 据的起始位。当波特率<2400bits时采用更低的时 钟频率同样可以完成对数据起始位的识别。 加 图6波特率检测流程 第4-5期 集散控制系统中智能串行通信终端设计 ·151· 结语 N|清除捕获中断 index<s0 使能位,关闭中断 在集散控制系统中,智能串行通信终端在一切 baudlindex] 未知的条件下,可自动识别并跟随上位机通信速率 TIMI->CCR2 返回 及帧格式的设置。这种设计可提高串行通信的灵活 性,根据通信终端工作条件的不同选择合适的通信 indea加1 速率和帧格式可大大提高系统的可靠性提高串行 UP=1 通信的抗干扰能力。该智能串行通信终端已在成形 车间集散控制系统中应用,已稳定运行6个月通信 baudlindex] badindex]=TIM1->CR1可靠抗扰性能较好未曾出现通信失败的情况。同时 =65535 该终端也在实验室伺服电机控制系统中得到应用, ndex加1,UP0 运行稳定可靠 图7果样于程序流程 参考文献 [程品晶凌球郭兰英,等串行通信中的一种波特率检测方法[ 开始 南华大学学报,004180190 [2] Albert W. we Practical Tech For Baud Rate esti Timeofeight=BadRate ]1992EEE,19999(2:681-683 [3]刘燕陈兴文串行通信波特率自动检测方法的实现大连民 i-1 族学院学报200.0(1)31-33 [4]大连理工大学波特率自适应串行通信中继器的制作方法中国, N 101551786P]2009-10-07 <50 Numofzero>2 [S]孙令明,张爱春,张晓东通信信号波特率的盲估计机长春理工大 学学报2010,33:75-77 Q653>加位数据格式位数据格式1乔梁赵国豪王文记串行通信波特率的自动识别单片机与 嵌人式应用2007(2:30-32 Time=0i加 返回 7闻翔陈国杰.一种改进的基于小波变换的波特率估计算法 Y 计算机工程与设计2006,27(14)2558-2560 Time<Timeofeight 8 Mark Nelson串行通信开发指南[M]北京中国水利水电出版社, N Time=lime +bauer i为偶数 ⑨赵庆亮魏晓涛,王以伦用单片机的串行口实现异步多机通信[J 信息技术200327(2)30-32 z如1]2me加 0高春艳刘彬彬 Visual basic控件参考大全M北京人民邮电出 饭社2006 [ll范逸之Vi: sual basic与Rs232串行通讯控制M]北京中国青年 图8数据位数检测流程 出版社,2000

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