【導讀】基于激光導航的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)

　　

【正文】 BUS 標準通訊協(xié)議（通用工業(yè)標準），該激光可以作為從機與具有相同通訊接口并采用相同通訊協(xié)議的 PC 機 、嵌入式設備 進行通訊，實現(xiàn)對激光儀器的集中監(jiān)控，另外用戶也可以使用一臺變頻器作為主機，通過 EIA485 物理接口連接數(shù)臺 激光 引導設備 作為從機。以實現(xiàn)變頻器的多機聯(lián)動。通過該通訊口也可以連接遠控鍵盤。實現(xiàn)用戶對激光儀器的遠程操作。 MODBUS 協(xié)議定義了一個控制分站能夠識別使用的消息結構，制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。若模塊化設置正確的波特率，奇偶校驗，起始位，停止位，數(shù)據(jù)位，從機地址等通訊參數(shù)，模塊可以同控制分站相聯(lián)系。 EIA485 具有傳播距離長，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)多點通信即聯(lián)網(wǎng)功能的一個協(xié)議方式。 本變頻器的 MODBUS 通訊協(xié)議 支持三種 傳送方式 :RTU（遠程終端設備） 方式 ，ASCII（美國信息校驗碼） 方式 和 TCP 方式， 前兩種方式使用的是串行通訊口，用來實現(xiàn)與 RS485 協(xié)議的相互配合，用戶可以根據(jù)情況選擇其中的一種方式通訊（不允許兩種模式混用）；而 TCP 方式使用的是以太網(wǎng)接口，能夠直接實現(xiàn)與應第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 34 急疏散系統(tǒng)的主機即總控制器的聯(lián)系。下文是該變頻器通訊協(xié)議的詳細說明。 通訊協(xié)議說明 通訊組網(wǎng)方式 由 MODBUS 協(xié)議和 EIA485 協(xié)議的特點 ,系統(tǒng)總結構采用的是總線型網(wǎng)絡，如下兩幅圖示。 圖 38： 總線型方式示意圖 圖 39： 從機組總線型網(wǎng)絡示意圖 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 35 通信協(xié)議方式 1）單片機為從機，主從式點對點通信。主機使用 廣播地址發(fā)送命令時或者使用無線路由發(fā)送命令時， 從機不應答，僅僅執(zhí)行主機發(fā)送的命令。 2）單片機向主機報告異常情況，主機做出明顯反應，如報警器發(fā)出警報，使工作人員及時做出反應。 3）用戶可以通過用鍵盤或串行通信方式設置變頻器的本機地址、波特率、數(shù)據(jù)格式。 4) 從機在最近一次對主機輪詢的應答幀中上報當前故障信息。 通訊接口方式 通訊為 RS485 接口，異步串行， 全 雙工 通訊（四線） 。默認通訊協(xié)議方式采用 ASCII 方式。 默認數(shù)據(jù)格式為： 1 位起始位， 7位數(shù)據(jù)位， 2 位停止位。 默認速率為 9600bps， 通訊參數(shù)設置參見 ～ 功能碼。 RS485 通訊接口定義 1 連接主機端的 RS485 接口 信號定義如下表所示： RS485 接口 對應端口名稱 端口類型 端口功能 3 B RXD 接收數(shù)據(jù) 4 A RXD+ 接收數(shù)據(jù) 5 Y TXD+ 發(fā)送數(shù)據(jù) 7 Z TXD 發(fā)送數(shù)據(jù) 2 連接從機端（激光單片機）的 RS485 接口 信號定義如下表所示： RS485 接口 對應端口名稱 端口類型 端口功能 3 Z TXD 發(fā)送數(shù)據(jù) 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 36 4 Y TXD+ 發(fā)送數(shù)據(jù) 5 A RXD+ 接收數(shù)據(jù) 7 B RXD 接收數(shù)據(jù) 邏輯電路如下所示 圖 40： RS485 邏輯電路圖 4 ASCII 碼設置 字符結構： 10位字符框（ For ASCII） (1－ 7－ 2格式，無校驗 ) 起始 位 321 4 5 6 7 停止 位 停止 位 (1－ 7－ 1格式，奇校驗 ) 起始 位 321 4 5 6 7 奇偶 位 停止 位 (1－ 7－ 1格式，偶校驗 ) 起始 位 321 4 5 6 7 奇偶 位 停止 位 11位字符框（ For RTU） (1－ 8－ 2格式，無校驗 ) 起 始位210 3 4 5 6 7停 止位停 止位 (1－ 8－ 1格式，奇校驗 ) 起 始位210 3 4 5 6 7奇 校驗停 止位 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 37 (1－ 8－ 1格式，偶校驗 ) 起 始位210 3 4 5 6 7偶 校驗停 止位 通訊資料結構： ASCII模式 楨頭 起始字符 =“：”（ 3AH） Address Hi 通訊地址： 8位地址由 2個 ASCII碼組合 Address Lo Function Hi 功能碼： 8位地址由 2個 ASCII碼組合 Function Lo DATA（ n 1） 資料內(nèi)容： n*8位資料內(nèi) 容由 2* n 個 ASCII碼組合，高位在前，低位在后 ,n=4,最大 8個 ASCII碼 ????? DATA 0 LRC CHK Hi LRC 校驗碼： 8位校驗碼由 2個 ASCII碼組合。 LRC CHK Lo END Hi 結束字符： END Hi = CR(0DH), END Lo = CR(0AH) END Lo RTU模式： START 保持無輸入信號大于等于 10ms Address 通訊地址： 8bit 二進制地址 Function 功能碼： 8bit 二進制地址 DATA（ n 1） 資料內(nèi)容： N*8bit 資料， N=8，最大 8個字節(jié) ????? DATA 0 CRC CHK Low CRC校驗碼 CRC CHK High 16bit CRC校驗碼由 2個 8bit 二進制組合 END 保持無出入信號大于等于 10ms 通訊地址： 00H：所有變頻器廣播（ broadcast） 01H：對 01地址變頻器通訊。 0FH：對 15地址變頻器通訊。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 38 10H：對 16地址變頻器通訊。以此類推 ??? .，最大可到 254（ FEH）。 功能碼（ Function） 與資料內(nèi) 容（ DATA）： 03H：讀出寄存器內(nèi)容。 06H：寫入一筆資料到寄存器。 08H：回路偵測。 功能碼 03H：讀出一個寄存器內(nèi)容： 例如：讀出寄存器地址 2104H內(nèi)容（輸出電流）： ASCII模式： 詢問信息字符串格式 回應信息字符串格式 楨頭 “：” 3AH 楨頭 “：” 3AH 地址 “ 0” 30H 地址 “ 0” 30H “ 1” 31H “ 1” 31H 功能碼 “ 0” 30H 功能碼 “ 0” 30H “ 3” 33H “ 3” 33H 內(nèi)容 “ 2” 32H 內(nèi)容 “ 2” 32H “ 1” 31H “ 1” 31H “ 0” 30H “ 0” 30H “ 4” 34H “ 4” 34H 2104H地址內(nèi)容 “ 0” 30H “ 0” 30H “ 0” 30H “ 0” 30H LRC CHECK “ D” 44H LRC CHECK “ D” 44H “ 7” 37H “ 7” 37H END CR 0DH END CR 0DH LF 0AH LF 0AH RTU模式： 詢問信息格式 回應信息格式 地址 01H 地址 01H 功能碼 03H 功能碼 03H 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 39 內(nèi)容 21H 內(nèi)容 21H 04H 04H 00H 00H CRC CHECK Low E8H CRC CHECK Low 0EH CRC CHECK High 4BH CRC CHECK High 37H 功能碼 06H：寫入一筆資料到寄存器。 例如：對變頻器地址 01H，寫 =。 ASCII模式： 詢問信息字符串格式 回應信息字符串格式 楨頭 “：” 3AH 楨頭 “：” 3AH 地址 “ 0” 30H 地址 “ 0” 30H “ 1” 31H “ 1” 31H 功能碼 “ 0” 30H 功能碼 “ 0” 30H “ 6” 36H “ 6” 36H 內(nèi)容 “ 0” 30H 內(nèi)容 “ 0” 30H “ 0” 30H “ 0” 30H “ 0” 30H “ 0” 30H “ 2” 32H “ 2” 32H “ 1” 31H 2104H地址內(nèi)容 “ 1” 31H “ 3” 33H “ 3” 33H “ 8” 38H “ 8” 38H “ 8” 38H “ 8” 38H LRC CHECK “ 5” 35H LRC CHECK “ 5” 35H “ C” 43H “ C” 43H END CR 0DH END CR 0DH 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 40 LF 0AH LF 0AH RTU模式： 詢問信息格式 回應信息格式 地址 00H 地址 01H 功能碼 06H 功能碼 06H 內(nèi)容 00H 內(nèi)容 00H 02H 02H 13H 13H 88H 88H CRC CHECK Low 25H CRC CHECK Low 25H CRC CHECK High 5CH CRC CHECK High 5CH 命令碼： 08H通訊回路測試 此命令用來測試主控設備與變頻器之間通訊是否正常。變頻器將收到的資料原封不動送給主控設備。 詢問信息 字符串格式 回應信息字符串格式 楨頭 “：” 3AH 楨頭 “：” 3AH 地址 “ 0” 30H 地址 “ 0” 30H “ 1” 31H “ 1” 31H 功能碼 “ 0” 30H 功能碼 “ 0” 30H “ 8” 38H “ 8” 38H 內(nèi)容 “ 0” 30H 內(nèi)容 “ 0” 30H “ 1” 31H “ 1” 31H “ 0” 30H “ 0” 30H “ 2” 32H “ 2” 32H “ 0” 30H 2104H地址“ 0” 30H “ 3” 33H “ 3” 33H 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 41 “ 0” 30H 內(nèi)容 “ 0” 30H “ 4” 34H “ 4” 34H LRC CHECK “ E” 45H LRC CHECK “ E” 45H “ D” 44H “ D” 44H END CR 0DH END CR 0DH LF 0AH LF 0AH RTU模式： 詢問信息格式 回 應信息格式 地址 01H 地址 01H 功能碼 08H 功能碼 08H 內(nèi)容 01H 內(nèi)容 01H 02H 02H 03H 03H 04H 04H CRC CHECK Low 41H CRC CHECK Low 41H CRC CHECK High 04H CRC CHECK High 04H 校驗碼： ASCII 模式：雙字節(jié) ASCII 碼。 計算方法：對于消息發(fā)送端， LRC的計算方法是將要發(fā)送消息中“從機地址”到“運行數(shù)據(jù)”沒有轉(zhuǎn)換成 ASCII碼的全部字節(jié)連續(xù)累加，結果丟棄 進位，得到的 8位字節(jié)按位取反，后再加 1（轉(zhuǎn)換為補碼），最后轉(zhuǎn)換成 ASCII碼，放入校驗區(qū)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。對于消息接收端，采取同樣的 LRC方法計算接收到消息的校驗和，與實際接收到的校驗和進行比較，如果相等，則接收消息正確。如果不相等，則接收消息錯誤。如果校驗錯誤，則丟棄該消息幀，并不作任何回應，繼續(xù)接收下一幀數(shù)據(jù)。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽參賽作品 42 RTU 模式：雙字節(jié) 16 進制數(shù)。 CRC 域是兩個字節(jié)，包含一 16 位的二進制值。它由發(fā)送端計算后加入到消息中；添加時先是低字節(jié)，然后是高字節(jié)，故 CRC 的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個字節(jié) 。接收設備重新計算收到消息的 CRC， 并與接收到的 CRC 域中的值比較，如果兩值不同則接收消息有錯誤，丟棄該消息幀，并不作任何回應，繼續(xù)接收下一幀數(shù)據(jù)。 CRC 校驗計算方法具體參考 MODBUS 協(xié)議說明。 通訊協(xié)議參數(shù)定義 ： 定義 參數(shù)地址 功