在許多實時監(jiān)測系統中，經常需要接收距離較遠的測控點數據，如何快速可靠的實現數據的遠程傳輸是這些監(jiān)測系統必須解決的問題。在監(jiān)測現場，為了降低系統的成本，往往采用單片機系統作為數據采集和記錄單元。在中央控制中心，常常利用PC機來完**機會話及與監(jiān)測現場的通信。

      本文介紹一套用于電動裝置出廠性能檢測系統的實用的主從式（Master/Slave）遠程實時通訊系統。檢測系統的下位機是以32位的ARM單片機（LPC2214）為CPU，兩片CPLD（XC95108）擴展I/O口對外圍器件如加載電機、卸載電機、光電編碼器和AD轉換器進行控制的單片機系統，并有鍵盤進行數據輸入和液晶屏顯示各功能界面，以及打印機打印測試合格產品的性能參數記錄。上位機的管理平臺則基于VisualBasic610。此系統通過對產品的性能參數進行檢測，嚴格避免不合格產品出廠，提高產品質量，增強了產品的市場競爭力。

     通訊系統以生產現場的雙絞線為通訊媒介，上位機利用VB610的通訊控件MSComm實現了與下位機的遠程實時通訊，下位機應用于生產車間現場，取得了滿意效果。

      2 系統的結構組成及工作原理

      2.1 結構組成

      網絡系統由控制中心和多個遠程單元RTU（RemoteTerminalUnite）組成（圖1）。控制中心由上位機和RS232/485轉換器組成，各遠程單元是以ARM單片機為核心的電動裝置性能檢測系統（圖2）。

圖2 電動裝置性能檢測系統結構圖

      2.2工作原理

     控制中心作為系統的數據終端設備DTE（Da2taTerminalEquipment），負責實現對遠端電動裝置性能檢測系統的檢測數據進行判別、存儲等。PC機通過485通訊電纜與遠端電動裝置性能檢測系統相連，其傳輸速率為9600bps，端口數據傳輸速率可根據系統需要設為1200bps～19200bps〔1〕。

     各遠端電動裝置性能檢測系統通過光電編碼器和AD轉換器對現場設備的性能參數進行數據采集，采用MAX1480芯片與PC機進行數據傳輸，并通過2片CPLD實現數據輸入和輸出開關量，從而實現對現場設備的控制和參數測量。電動裝置性能檢測系統還有復位、故障報警及芯片正常工作檢測等系統。

     通訊系統以控制中心PC機和遠端單片機控制系統通過485通訊電纜以同頻異步半雙工方式進行數據信息傳輸，PC機通過串口發(fā)送令牌到遠端單元，遠端單元收到自己的令牌后發(fā)送數據到PC機，PC機收到數據后回送正確信息。從而實現控制中心對遠端設備的控制和數據采集。

      3 實時串行通訊程序設計

      3.1 通訊協議

     （1）一楨數據由1位起始位，8位數據位、1位校驗位、1位停止位共11位組成。
     （2）波特率為9600bps。電動裝置測試系統的單片機的串口選用UART0進行數據的發(fā)送和接收，為了得到準確的波特率，ARM單片機采用振蕩頻率為1110592MHz的晶振。PC機串口波特率通過VB通訊控件MSComm的Setting屬性設置，為保證數據傳輸的準確性，兩者的波特率必須一致。
     （3）系統采用異步通訊方式，上位機通過令牌傳遞總線（token-passingbus）方式與遠端單元進行通訊〔2〕。PC機發(fā)送的信息為固定4個字節(jié)。第1個字節(jié)和第2個字節(jié)分別為起始標志符和遠端單元的具體地址號，第3個字節(jié)表示發(fā)送的是令牌還是命令，第4個字節(jié)為結束標志符。

　　
圖3 主-從查詢-回應周期

     （4）遠端單元接收到令牌后，對照令牌的地址號與本單元地址進行判斷，得知令牌是本單元的，此時總線處于接收數據狀態(tài)。此單元開始發(fā)送信息，發(fā)送的信息共158個字節(jié)。第1個字節(jié)和第2個字節(jié)分別表示起始標志符和命令符，第3個字節(jié)表示數據個數，第4個到第157個字節(jié)表示采集的測試數據，第158個字節(jié)表示結束標志符。如果地址不符，則將令牌轉發(fā)到下一單元〔3〕。其通訊方式如圖3所示。

      3.2 遠端單片機控制系統的串行通訊程序設計

     遠端ARM單片機采用中斷方式進行數據接收，基于軟件ADS112編程與上位機進行通訊，上位機通訊子程序流程圖以及下位機中斷子程序流程圖分別如圖4和圖5所示。

     控制中心上位PC機始終在循環(huán)發(fā)送令牌，當遠端單元接收到與本機地址相同的令牌時，置接受數據標志，接收到自己的令牌后，遠端單元開始上傳數據到上位PC機，與此同時PC機停止發(fā)送令牌并處于接收數據狀態(tài)，等到接收數據完畢并檢驗數據合格后發(fā)送確認命令到此遠端單元，如果沒收到數據或數據不合格發(fā)送錯誤標志到此遠端單元。如果收到的令牌與本機地址不同時，程序返回中斷入口處，繼續(xù)執(zhí)行其他操作。這樣可保證遠端單元把數據準確地發(fā)送到上位機PC機。

　　
圖4　上位機通訊子程序流程圖

圖5　ARM單片機中斷子程序流程圖

      3.3 上位PC機串行通訊程序設計方法

     上位機利用VB610進行編程，用VB610開發(fā)串行通訊程序普遍采用兩種方法：一種是利用Windows的API函數；另一種是采用VB的通訊控件MSComm。利用API函數編寫串行通訊程序較為復雜，需要調用許多繁瑣的API函數，而VB610的MSComm通訊控件提供了標準的事件處理函數、事件和方法，用戶不必了解通信過程中的底層操作和API函數〔4〕，從而比較容易、高效的實現了串口通信。

     MSComm控件提供了兩種功能完善的串口數據接收和發(fā)送功能：一種是查詢法，通過Com2mEvent的值來輪詢（polling）事件和通訊狀態(tài)，可以使用定時器和DO.Loop程序來實現；另一種是事件驅動法（Event-driven），利用MSComm控件OnComm事件來捕獲串口通訊錯誤或事件，并在OnComm事件中編寫程序進行相應的處理〔5〕。本軟件系統采用了定時器來發(fā)送令牌以及接收遠端單片機的回執(zhí)信息，使PC機作出更快的反應。

     軟件采用定時器Timer1控件來實現令牌的循環(huán)發(fā)送。其中設置定時器響應一次的時間為10ms（Timer11Internal=10）。

      3.4 下位機ARM2210系列單片機串行通訊程序設計方法

     下位機利用軟件ADS112進行編程，此軟件是專為ARM單片機開發(fā)的一種軟件，其語言類似于C語言，有很好的應用性。

      4 結語

     該系統應用在對遠程設備的在線監(jiān)測，其通訊網絡部分運行平穩(wěn)，數據傳輸誤碼率低，傳輸速度符合要求，效率高，操作簡單，組網方便，滿足生產現場的數據檢測和控制要求。該系統可廣泛應用于高精度的工業(yè)測控和數據采集等領域中。