【正文】 通信，在一般控制系統(tǒng)中通常采用異步串行通信，故我們在此只討論異步串行通信。在異步串行通信中最被人們熟悉的串行通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是EIA－23EIA422和EIA－485，也就是我們所稱的RS23RS422和RS485。 EIA232簡介目前EIA232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。EIA232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。EIA232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，EIA－232的傳送距離要求可達(dá)50英尺（約15米），最高速率為20kbps。 EIA422簡介由于EIA232存在傳輸距離有限等不足，于是EIA422誕生了。EIA422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（約1219米），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。當(dāng)然，EIA－422也有缺陷: 因?yàn)槠淦胶怆p絞線的長度與傳輸速率成反比，所以在100kbps速率以內(nèi)，傳輸距離才可能達(dá)到最大值，也就是說，只有在很短的距離下才能獲得最高傳輸速率。一般在100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。另外有一點(diǎn)必須指出，在EIA422通信中，只有一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能進(jìn)行通信，所以EIA422支持的是點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向通信。 EIA485簡介為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA于1983年在EIA422基礎(chǔ)上制定了EIA485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA485A標(biāo)準(zhǔn)。 由于EIA485是從EIA422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以EIA485許多電氣規(guī)定與EIA422相仿，如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻、最大傳輸距離約為1219米、最大傳輸速率為10Mbps等。但是，EIA485可以采用二線與四線方式，采用二線制時(shí)可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，而采用四線連接時(shí)，與EIA422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)通信，但它比EIA422有改進(jìn)， 無論四線還是二線連接方式總線上可接多達(dá)32個(gè)設(shè)備。 其它串行通信簡介USB串行通信總線：USB是英文 Universal Serial Bus 的縮寫，翻譯成中文的含義是“通用串行總線”。 從技術(shù)上看，USB是一種串行總線系統(tǒng)，它的最大特性是支持即插即用和熱插拔功能。IEEE 1394：IEEE 1394是一種與平臺無關(guān)的串行通信協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)速度分為100Mbps、200Mbps和400Mbps，是IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）于1995年正式制定的總線標(biāo)準(zhǔn)。 通信標(biāo)準(zhǔn)選擇在上述串行通信標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，我們可以發(fā)現(xiàn)：EIA232通信標(biāo)準(zhǔn)主要適用于通信距離15m以內(nèi)，通信速率20Kbps范圍之內(nèi)，從通信速率上來講到不足以影響本系統(tǒng)工作，但是在通信距離上本系統(tǒng)是不適宜采用此通信標(biāo)準(zhǔn)的。EIA422通信標(biāo)準(zhǔn)在EIA的基礎(chǔ)之上，在通信距離上可以達(dá)到1219m范圍，同時(shí)通信速率也得到了極大地提高，但是在所允許的從機(jī)數(shù)目上還是不能 最大限度地滿足我們的要求。EIA485通信來自于對EIA422標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，無論從通信速率通信距離還是所允許的從機(jī)數(shù)目都能在目前的這幾種工業(yè)控制通信標(biāo)準(zhǔn)中最大限度地滿足我們的要求。關(guān)于USB通信和IEEE1394通信則更側(cè)重于高速率短距離通信，用在本系統(tǒng)的通信中顯然是不合適的。通過以上分析發(fā)現(xiàn)，最適合我們選用的通信標(biāo)準(zhǔn)為EIA485標(biāo)準(zhǔn)，故在以后的設(shè)計(jì)工作中，我們都只針對EIA485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體方案的設(shè)計(jì)，不在對此通信的標(biāo)準(zhǔn)選擇作其他論述。 EIA485通信總線設(shè)計(jì) 通信芯片的選擇在美信公司的MAX1487MAX491器件的數(shù)據(jù)手冊上我們可以看到：MAX48MAX48MAX48MAX487MAX491以及MAX1487是用于RS485與RS422通信的低功耗收發(fā)器，每個(gè)器件都具有一個(gè)驅(qū)動器和一個(gè)接收器。MAX48MAX48MAX488以及MAX489具有限擺率驅(qū)動器，可以減小EMI，并降低由不恰當(dāng)?shù)慕K端匹配電纜引起的反射，實(shí)現(xiàn)最高250Kbps的 無差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸。MAX48MAX48MAX490、MAX49MAX1487的驅(qū)動器擺率不受限制。……另外我們還可從該資料上看到如下選型表：表1：MAX系列芯片選型表結(jié)合我們的實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目可知我們需要選擇4線制EIA485通信方式，如此才能實(shí)現(xiàn)全雙工的通信目的。在結(jié)合上其他的項(xiàng)目條件，我們在這里選擇MAX488芯片作為我們本次項(xiàng)目中使用的485通信接口芯片。 光電隔離簡介工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中存在著許多不小的瞬變脈沖，這些瞬變脈沖會影響到數(shù)據(jù)的傳輸，甚至傷害互連的設(shè)備，為了能夠在高速現(xiàn)場總線通信得到無錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師必須要對這些干擾進(jìn)行處理，通常會使用具有絕緣隔離功能的光電耦合器來維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性并保護(hù)互連設(shè)備，此做法即為光電隔離。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。 項(xiàng)目系統(tǒng)通信方案的確定從本文前面的章節(jié)分析中我們知道，本項(xiàng)目要求滅燈終端點(diǎn)數(shù)達(dá)到50點(diǎn)以上，而我們實(shí)際的通行接口以及通信芯片最多只能直接掛接32個(gè)終端收發(fā)器，所以我們必須要有一套解決此矛盾的方案。故在此我們提出光電隔離的方案，使得我們的通信線路完全是處于隔離的環(huán)境下進(jìn)行工作，這樣即可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動能力和抗干擾能力大大增強(qiáng)，理論上預(yù)測可以達(dá)到200個(gè) 左右終端在同一條隔離總線上通信工作。 項(xiàng)目系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)MAX488典型應(yīng)用圖：圖3 1 MAX499典型用法圖設(shè)計(jì)通信線路圖：圖3 2 RS485通信原理圖線路圖說明：（1）圖中U2即為我們線路方案中的EIA232轉(zhuǎn)EIA485芯片MAX488。（2）圖中U3即為所選用的光電耦合器TLP5212芯片，在本次方案設(shè)計(jì)中我們考慮到以后可將此系統(tǒng)運(yùn)用到終端數(shù)量較少的場合，故我們設(shè)計(jì)P7作為光電隔離選擇，當(dāng)在其上接上短路跳線帽時(shí)不進(jìn)行隔離通信。第四章 下位主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案擬定 功能分析在主機(jī)系統(tǒng)中我們需要完成的詳細(xì)功能有：接收上位機(jī)下傳的指令或數(shù)據(jù)；向從機(jī)發(fā)送指令或數(shù)據(jù)；接收從機(jī)報(bào)告的數(shù)據(jù)信息；分析上位機(jī)下發(fā)數(shù)據(jù)或指令，處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行指令；處理下位機(jī)所報(bào)告數(shù)據(jù)信息并上傳尚未機(jī)；其他本機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行需要的軟硬件條件等。 方案提出通過上述的功能分析，我們將主機(jī)系統(tǒng)分為硬件設(shè)計(jì)部分與軟件設(shè)計(jì)部分兩部分。硬件部分首先要含有自身的核心處理系統(tǒng)；其次需要提供其與上位機(jī)和下位機(jī)的通信處理硬件，為數(shù)據(jù)的上傳下發(fā)創(chuàng)造物理?xiàng)l件；最后系統(tǒng)的運(yùn)行還必須為其設(shè)計(jì)電源供給部分。軟件（程序）部分首先須有一套內(nèi)部系統(tǒng)運(yùn)行的處理機(jī)制；其次需要對上位機(jī)下發(fā)數(shù)據(jù)或指令以及從機(jī)報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理能力；次之需要有與上位機(jī)或從機(jī)通行的控制協(xié)議，使數(shù)據(jù)能順利的上傳和下發(fā)通信。 設(shè)計(jì)方案為了完成硬件部分所必備的任務(wù)，我建硬件部分分為電源部分、核心處理系統(tǒng)部分、EIA485通信部分、外部接口部分幾塊設(shè)計(jì)；電源部分中，我們采用外部外部成熟低壓供電，但市場