单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用（通用15篇）由网友“没刺鱼”投稿提供，下面是小编为大家整理后的单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用，仅供大家参考借鉴，希望大家喜欢，并能积极分享!
篇1：单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用
单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用
摘要：介绍DS2480BUART/RS232至单总线协议转换器的主要特性、工作原理、接口技术，并具体阐述DS2480B在农业温室分布式测控系统设计中的应用。关键词：DS2480B单总线RS232分布式测控
单总线技术是美国Dallas半导体公司近年推出的新技术。它将地址线、数据线、控制线合为1根信号线，允许在这根信号线上挂接数百个单总线器件芯片。基于单总线的每个芯片内部均有1个出厂前被光刻好的64位ROM序列号，它可以看作是该芯片的地址序列码。开始8位是产品类型标号，如DSl8B20为28H，DS2450为20H等；接着的48位是该芯片自身的序列号，用以保证在同类芯片中的唯一性；最后8位是前面56位的循环冗余校验码，以确保数据传输的可靠性。光刻ROM的作用是使每个“单总线”器件的地址都各不相同，这是定位和寻址器件实现单总线测控功能的前提条件，并以此为依据实现1根总线上挂接多个“单总线”芯片。芯片内部集成有收发控制电路和电源存储电路。与微处理器的接口非常简单，可节省大量的引线和逻辑电路。芯片的耗电量很小，从总线上“偷”一点电(空闲时几μW，工作时几mW)存储在片内的电容中就可正常工作，一般不用另附电源。最可贵的是这些芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干扰性能好、可靠性高、传输距离远。
单总线技术具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等优点，因此，在分布式测控系统中有着广泛应用。
1DS2480B主要特性
◇串口UART/RS232至单总线通信协议的转接桥，可直接连到UART和5VRS232系统中,支持Dallas全系列单总线器件，如数字温度传感器DS18B20、A/D转换器DS2450等；
◇将主机从单总线时序控制中解脱出来，提供规范的、灵活的和强驱动的单总线定时；
◇支持标准UART通信，支持9.6（默认）、19.2、57.6和115.2kbps速率；
◇具有较强的总线驱动能力，通信距离可达300m；
◇可编程下拉摆率控制和有源上拉，工作范围5V，-40~+85℃，8引脚SOIC封装。
2引脚说明及原理框图
DS2480B为8脚贴片式封装，如图1所示。引脚功能如表1所列。
表1引脚功能说明
引脚号引脚名称引脚功能1GND地线21-W单总线输入输出端3NC悬空4VDD4.5～5.5V电压5VPPEPROM编程电压6POLRXD/TXD选择端7TXD发送端8RXD接收端
DS2480B工作原理框图如图2所示。
3DS2480B与RS232的接口技术
电路应用了串口“窃电”技术，不用外加电源，同时有DS9502对单总线提供静电保护，如图3所示。
4基于DS2480B的单总线农业温室分布式测控系统设计
4.1核心器件介绍
温度信号的检测选用单总线数字温度计DSl8B20。它利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，通过对振荡周期的计数来实现温度测量。DSl8B20采用3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为-55~+125℃，可编程为9~12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，典型转换速度200ms/次；被测温度用符号扩展的16位二进制补码数字量方式串行输出；内部非挥发的温度报警触发器可由用户设置高、低限报警值。
湿度信号、二氧化碳浓度等信号的检测，先由相应的传感器和信号调理电路将其转换成电压信号，然后挂接到DS2450上。DS2450是单总线4通道逐次逼近式A/D转换器，其输入电压范围、转换精度位数(2~6位)、报警门限电压等均可编程；每个通道有各自的存储器以存储电压范围设置、转换结果、门限电压等参数；普通方式下串行通信速率达16.3kbps；片内16位循环冗余校验码生成器可用于检测通信的正确性；芯片正常工作时仅消耗2.5mW功率，空闲情况下消耗25μW。
温室控制系统的执行机构采用开关量控制，选用可寻址的'单总线控制开关DS2405，由它送出1位0或1作为控制码信息，先触发光电耦合器，经功率放大，驱动继电器、晶闸管或固态继电器，控制通风机、增湿器执行机构等的开启与关闭。
对于控制系统中所需要的数字输入信号，可选用DS2401。DS2401是符合单总线协议的ROM硅片。当外围电路接通DS2401后，通过条件搜索ROM命令，可以由计算机查询到该输入开关量的状态。
4.2系统硬件组成框图
系统硬件组成框图如图4所示。
4.3软件设计
为了保证数据可靠地传输，任一时刻单总线上只能有一个控制信号或数据。进行数据通信时应符合单总线协议，计算机对某一测控对象操作时，一般有以下4个过程：①初始化；②传送ROM命令；③传送RAM命令；④数据交换。每次传送的数据或命令是由一系列的时序信号组成，单总线上共有4种时序信号：①初始化信号（复位信号）；②写0信号；③写1信号；④读信号。软件设计时要产生这四种时序信号波形。在单总线系统中，软件设计是技术的关键。简捷的硬件设计是靠复杂的软件来支撑的。
为了提高开发效率，我们采用了Dallas公司授权的软件开发商(ASDB)提供的免费TMEX软件开发工具套件。在TMEX中已包含上述4种时序信号波形程序，编程时可直接调用。TMEX实际上是一些动态链接库，包括IBFS32.DLL、IB97U32.DLL等文件，提供了对单总线芯片进行访问和控制的函数。它支持Windows及DOS操作平台，可以采用C、C++、Delphi、VB等计算机语言开发用户应用程序；它还支持基于DS2480B的串口转换器DS9097U、DS1410D并行转换口。因此，可以设计精美、生动的界面，既可以看到测控系统的总布局图，又可查看某个测控现场的状态数据和指示信号，达到了现代化、自动化的管理水平。
下面是用VB6.0开发工具调用TMEX的API函数，驱动DS2480B进行单总线通信的程序。
......
Dimdmmy,search,resultasinteger
DimMyhandleaslong
State-buffer(15360)asbyte
PrivatedeclarefunctionTMExtendedStartSessionlib“IBFS32.DLL”(ByvalportnumasintegerByvalportTypeasinteger,Byvalreservedasany)aslong
PrivatedeclarefunctionTMsetuplib“IBFS32.DLL”(Byvalsession_handleaslong,state_bufferasbyte)asinteger
PrivatedeclarefunctionTMfirstlib“IBFS32.DLL”(Byvalsession_handleaslong,state_bufferasbyte)asinteger
PrivatedeclarefunctionTMromlib“IBFS32.DLL”(Byvalsession_handleaslong,state_bufferasbyte,romasinteger)asinteger
PrivatedeclarefunctionTMendsessionlib“IBFS32.DLL”(Byvalsession_handleaslong)asinteger
．．．．．．
Myhandle=TMExtendedStartSession(1,5,vbNullstring)
'检查DS2480B是否准备就绪，准备建立会话注意，针
'对DS2480B，该函数第2个参数必须为5
If(Myhandle>0)then'成功建立会话
Dmmy=TMSetup(Myhandle)'初始化
Search=TMFirst(Myhandle,state_buffer(0))'查找设备，找
'到第1个设备返回“1”
If(search=1)then
ROM[0]=0;'表示读数据
result=TMRom(session_handle,state_buffer(0),ROM(0));
if(result=1)then
'此时ROM中数据表示该设备的64位ROM序列号，其中
'ROM[0]为器件类型代码，如ROM(0)=20H表示找到
'DS2450，ROM[7]存放的是8bitCRC
．．．．．．'对找到的设备进行相应操作
．．．．．．
endif
dmmy=TMendsession(Myhandle)'结束会话,释放单总线
．．．．．．
结束语
基于DS2480B的单总线分布式测控系统，具有节省I/O口线资源、结构简单、开发快捷、成本低廉、便于总线扩展和维护等优点，因此有广阔的应用空间，具有较大的推广价值。
篇2：单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用
单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用
摘要：介绍DS2480B UART/RS232至单总线协议转换器的主要特性、工作原理、接口技术，并具体阐述DS2480B在农业温室分布式测控系统设计中的应用。关键词：DS2480B 单总线 RS232 分布式测控
单总线技术是美国Dallas半导体公司近年推出的新技术。它将地址线、数据线、控制线合为1根信号线，允许在这根信号线上挂接数百个单总线器件芯片。基于单总线的每个芯片内部均有1个出厂前被光刻好的'64位ROM序列号，它可以看作是该芯片的地址序列码。开始8位是产品类型标号，如DSl8B20为28H，DS2450为20H等；接着的48位是该芯片自身的序列号，用以保证在同类芯片中的唯一性；最后8位是前面56位的循环冗余校验码，以确保数据传输的可靠性。光刻ROM的作用是使每个“单总线”器件的地址都各不相同，这是定位和寻址器件实现单总线测控功能的前提条件，并以此为依据实现1根总线上挂接多个“单总线”芯片。芯片内部集成有收发控制电路和电源存储电路。与微处理器的接口非常简单，可节省大量的引线和逻辑电路。芯片的耗电量很小，从总线上“偷”一点电(空闲时几μW，工作时几mW)存储在片内的电容中就可正常工作，一般不用另附电源。最可贵的是这些芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干扰性能好、可靠性高、传输距离远。
单总线技术具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等优点，因此，在分布式测控系统中有着广泛应用。
1 DS2480B主要特性
◇ 串口UART/RS232至单总线通信协议的转接桥，可直接连到UART和5V RS232系统中, 支持Dallas全系列单总线器件，如数字温度传感器DS18B20、A/D转换器DS2450等；
◇ 将主机从单总线时序控制中解脱出来，提供规范的、灵活的和强驱动的单总线定时；
◇ 支持标准UART通信，支持9.6（默认）、19.2、57.6和115.2 kbps速率；
◇ 具有较强的总线驱动能力，通信距离可达300 m；
◇ 可编程下拉摆率控制和有源上拉，工作范围 5 V，-40 ~ +85 ℃，8引脚SOIC封装。
2 引脚说明及原理框图
DS2480B为8脚贴片式封装，如图1所示。引脚功能如表1所列。
表1 引脚功能说明
引脚号引脚名称引脚功能1GND地线21-W单总线输入输出端[1] [2] [3] [4]
篇3：C8051F040在基于CAN总线的分布式测控系统中的应用
C8051F040在基于CAN总线的分布式测控系统中的应用
摘要：CYGNAL生产的单片机C8051F040是代表8位单片机发展方向的高速（25M）混合信号系统级芯片（SOC）它不仅集成了一般测控系统需要的外设，而且集成了很有发展前景的现场总线―CAN总线控制器，文中对该芯片中的CAN控制器结构作了分析，并给出了在分布式测控系统中使用该芯片的智能节点的硬件、软件设计方案。关键词：C8051F040；CAN总线；分布式；测控节点
1 概述
分布式在线测控系统是由多个面向设备的、以MCU为核心的智能处理单元和多个并行运行且具有不同监测和故障诊断功能的微机构成的。该系统采取“分治”的设计思想?它将数据采集以及部分数据处理任务交给设备层的智能处理单元去完成?而监测诊断层主要负责监视和故障诊断。分布式测控系统设计均应考虑各个节点之间的通信问题?因为通信网络的选取对系统性能有很大影响。 国内已开展了基于现场总线的在线测控系统的研究?并利用CAN总线实现设备层的检测处理、单元间的通信以及与上层监测主机的通信。CAN总线就是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网络总线。它的主要特点如下:
●任一个节点均可在任一时刻主动向网络上的其它节点发送数据,而从不分主从,因此，通信比较灵活;
●节点可分为不同的优先级,可以满足不同的实时要求;
●采用非破坏性总线仲裁,当两节点同时向总线发送信息时,优先级低的节点主动停止数据发送?而优先级高的节点可不受影响地继续发送数据；
●通信距离最远可达10km，通信最高速率可达1Mbps?
●每帧数据的有效字节数为8，因此，可保证很短的传输时间，而且实时性强，受干扰的概率低；
(本网网收集整理)
●每帧数据都含有CRC（循环冗余）校验及其它校验措施，因而数据出错率很低；
●CAN总线节点在严重错误的情况下，可自动切断与总线的联系，以使总线上的其它操作不受影响。
目前，CAN总线协议以其可靠性高、实时性好以及独特的设计已经成为总线通信网络的首选?国内目前使用较广的是PHILIPS 生产的SJA1000 、82C200等独立的CAN控制器，由于这种独立的控制器限制了测控节点的集成度，因此，很多微处理器生产厂家已经开始生产内部集成有CAN控制器的MCU。美国CYGNAL公司生产C8051F040就是内部集成有BOSCH CAN控制器的混合信号系统级芯片（SOC）。本文将分析C8051F040 的CAN总线结构、与CPU 的接口及初始化配置，同时将给出基于C8051F040的分布式测控节点的设计及系统的实现框架。
2 C8051F040及其内部BOTSH CAN
Cygnal公司的单片机C8051F040具有与8051指令集完全兼容的CIP－51内核。它的最高频率可达25MHz?内置64kB FLASH RAM和4kB的数据存储器。C8051F040在一个芯片内集成了构成单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其它功能部件，包括ADC、可编程增益放大器、DAC、电压比较器、温度传感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定时器、内部振荡器、看门狗电路以及CAN 控制器等，这种高度集成为设计小体积、低功耗、高可靠和高性能的测控系统提供了方便，同时也使测控设备整体成本能够降低。
C8051F040内部集成有BOTSH CAN，它兼容CAN技术规范2．0A和2．0B，主要由CAN内核、消息RAM（独立于CIP－51的RAM）、消息处理单元和控制寄存器组成，图1所示是C8051F040内部的CAN总线结构图。
图1中，CAN内核由CAN协议控制器和负责消息收发的串行／并行转换RX／TX移位寄存器组成。消息RAM用于存储消息目标和每个目标的仲裁掩码。这种CAN处理器有32个随意配置为发送和接受的消息目标?并且每一个消息目标都有它自己的识别掩码，所有的数据传输和接收滤波都是由CAN控制器完成的，而不是由CIP－51来完成。
CAN内部寄存器中存储了所有CAN的控制和配置信息，其中包括控制寄存器、状态寄存器、设置波特率的位定时寄存器 、测试寄存器、错误计数器和消息接口寄存器。通常CAN内核不能直接访问消息RAM，而必须通过接口寄存器IF1或IF2来访问。另外，CIP－51的SFR并不能直接访问CAN内部寄存器的所有单元，其配置CAN、消息目标、读取CAN状态以及获取接收数据、传递发送数据都由SFR中的6个特殊寄存器来完成，其中CAN0CN、CAN0TST和CAN0STA 3个寄存器可直接获取或修改CAN 控制器中对应的寄存器，而CAN0DATH、CAN0DATL、CAN0ADR
3个寄存器主要用来访问修改其它不能直接访问的CAN 内部寄存器，其中CAN0ADR用来指出要访问寄存器的地址，CAN0DATH、CAN0DATL这时就相当于要访问的16位寄存器的高、低字节的映射寄存器，而对它们的读写则相当于对所指向寄存器的读写。图2给出了CIP－51如何访问CAN中控制寄存器和每个消息的`路径图。
消息处理单元用于根据寄存器中的信息来控制CAN内核中移位寄存器和消息RAM 之间的数据传递，同时，它还可用来管理中断的产生。
3 基于C8051F040的智能系统设计
3．1 硬件设计
工业测控现场通常存在着大量的传感器、执行机构和电子控制单元，它们一般分布较广，而且对实时性要求也很高，图3是基于CAN总线的分布式测控系统框图。该系统采用现场总线式集散系统FDCS?Field Distributed Control System?结构，它由主控站（注：CAN总线各节点并不分主从 ?这里是针对特定的系统而言）、C8051F040为MCU的智能节点并配以CAN现场总线控制网络构成。主控站主要完成对各节点的在线监控以及对各节点返回信息的分析处理，并对节点发出控制命令以控制节点工作模式。智能节点则根据主控站命令来完成数据采集、运行显示以及对执行部件的控制，以及各节点与主站、节点与节点之间的实时数据交换和信息控制。
图4是一个以C8051F040为核心的智能节点设计原理图。
图中，C8051F040的6、7脚分别为CANRX和CANTX引脚，CAN的输出输入必须加总线收发器才能与CAN物理总线相连。本系统采用了TJA1050高速CAN收发器来替代传统的PCA82C250收发器，TJA1050芯片具有电磁辐射低、防短路、不上电时对总线无影响等特点，它的8脚S可以选择高速或静音两种模式，并可由C8051F040的P4．0控制。为了增加CAN 节点的抗干扰能力，将CAN引脚通过高速光耦6N137与总线收发器相连，可实现各节点之间的电气隔离。电源的隔离可以采用小功率电源隔离模块，也可以用带多个5V隔离输出的开关电源模块。这样能大大提高节点的稳定性和可靠性，但可能会增加节点的硬件复杂性。
3．2 节点软件设计
对于一个实际的测控系统，其节点软件是比较复杂的，但由于C8051F040具有与8051指令完全兼容的CIP－51内核，所以，对于有使用51系列单片机经验的人来说，这并没有太大的难度，下面主要介绍C8051F040内置CAN的软件设计。
如果需要某一节点将A／D采样值通过CAN总线送到主控站（地址01H），且配置系统时设定的工作频率为25MHz?CANTX引脚设为推挽方式，那么在初始化过程中，波特率应配置为160kbps，消息目标禁止不用，配置消息目标2为接收时的程序代码如下：
CAN_INIT：
MOV SFRPAGE，＃01H
ORL CAN0CN，＃41H ；设INIT位为1， CCE为1
； 配置波特率
MOV CAN0ADR，＃03H
MOV CAN0DATH，＃7FH
MOV CAN0DATL，＃05H
；禁止不用的消息目标（3－32）
MOV CAN0ADR， ＃0DH ； 指向IF1的仲裁控制寄存器2
MOV CAN0DATH，＃00H ； MAGVAL＝0；
MOV CAN0ADR，＃09H ； 指向IF1的命令掩码寄存器
MOV CAN0DATL，＃0A0H ?； 方向为写，改变仲裁位
MOV R1，＃20H
MOV CAN0ADR， ＃08H ；指向IF1的命令寄存器
ENABLE_MESSAGE_OBJECTS：
MOV CAN0DATL，R1 ；写R1指向的消息目标
MOV CAN0ADR， ＃08H ；指向IF1的命令寄存器
WAIT_TRANSFER_OVER?
MOV A，CAN0DATH ?；读命令寄存器
JB ACC．7，WAIT_TRANSFER_OVER
DEC R1
CJNE R1，＃02H，ENABLE_MESSAGE_BJECTS
；配置消息目标2为接收
MOV CAN0ADR，＃21H
MOV CAN0DATL，＃11111000B?； 写IF2命令掩码
MOV CAN0DATH，＃00H
MOV CAN0DATL，＃00H ?；写IF2掩码1
MOV CAN0DATH，＃00H
MOV CAN0DATL，＃00H ?； 写IF2掩码2
MOV CAN0DATL，＃00H ?； 写IF2仲裁寄存器1
MOV CAN0DATH，＃80H ?； 写IF2仲裁寄存器2高8位
消息目标有效，标准仲裁帧，方向为接收
MOV CAN0DATL，＃00H ?； 写IF2仲裁寄存器2低8位
MOV CAN0DATH，＃00010100B?； 写IF2控制寄存器高位
MOV CAN0DATL，＃80H ?； 写IF2控制寄存器低位
MOV CAN0ADR， ＃20H
MOV CAN0DATL， ＃02H ?； 通过IF2写2号消息目标
WAIT_TRANSFER_OVER1；
MOV A，CAN0DATH ； 读命令寄存器
JB ACC．7，WAIT_TRANSFER_OVER1
; 等待写结束
;CAN进入操作模式
MOV CAN0CN,＃00000010B ； CAN进入正常操作模式状态中断使能，
RET
发送过程是将存储在从BUF0起始地址中的2个字节的A／D采样数据，通过IF1传送到消息目标1的过程。其启动发送程序代码如下：
SEND_AD_DATA：
MOV SFRPAGE， ＃01H
MOV CAN0ADR， ＃09H
MOV CAN0DATL，＃10110111B
； 写IF1命令掩码寄存器
MOV CAN0ADR， ＃0DH
MOV CAN0DATH，＃10100000B ；使用11位标准仲帧
MOV CAN0DATL，＃04H ；写IF1仲裁寄存器2，发送对象的地址01因标准帧使用高11位，所以地址要左移2位指向控制寄存器
MOV CAN0DATH，＃00001001B ； 写IF1控制寄存器高8位，传输中断使能，置传输请求位
MOV CAN0DATL，＃0BH ?； 写IF1控制寄存器低8 位，EOB＝1 DLC＝0指向BUF0
MOV DPTR，BUF0
MOVX A，＠DPTR
MOV CAN0DATL，A ?； 写IF1数据0
INC DPTR
MOVX A，＠DPTR
MOV CAN0ADR，＃0FH
MOV CAN0DATH，A ?； 写IF1数据1
MOV CAN0ADR， ＃08H
MOV CAN0DATL，＃01H ?；传递到目标1及启动发送
RET
4 结束语
Cygnal公司的单片机C8051F040是一种完全集成的混合信号系统级芯片(SOC)，它具有与8051指令集完全兼容的CIP－51内核?代表了8位单片机的发展方向。它不仅集成有构成监控系统常用的外设，而且集成了逐渐成为控制领域首选的高可靠性、高性能C8051F040 CAN总线;本文使用该芯片设计的测控系统智能节点具有集成度高、性能稳定等特点。由于C8051F040可达
到25MHz工作频率，因而可提高系统实时性。此外，由于BOTSCH CAN内有32个自带掩码消息目标的特殊设计，因此，用其进行分布式在线测控系统节点之间的相互数据传递设计将更为简单。
篇4：C8051F040在基于CAN总线的分布式测控系统中的应用
C8051F040在基于CAN总线的分布式测控系统中的应用
摘要：CYGNAL生产的单片机C8051F040是代表8位单片机发展方向的高速（25M）混合信号系统级芯片（SOC）它不仅集成了一般测控系统需要的外设，而且集成了很有发展前景的现场总线―CAN总线控制器，文中对该芯片中的CAN控制器结构作了分析，并给出了在分布式测控系统中使用该芯片的智能节点的硬件、软件设计方案。关键词：C8051F040；CAN总线；分布式；测控节点
1 概述
分布式在线测控系统是由多个面向设备的、以MCU为核心的智能处理单元和多个并行运行且具有不同监测和故障诊断功能的微机构成的。该系统采取“分治”的设计思想?它将数据采集以及部分数据处理任务交给设备层的智能处理单元去完成?而监测诊断层主要负责监视和故障诊断。分布式测控系统设计均应考虑各个节点之间的通信问题?因为通信网络的选取对系统性能有很大影响。 国内已开展了基于现场总线的在线测控系统的研究?并利用CAN总线实现设备层的检测处理、单元间的通信以及与上层监测主机的通信。CAN总线就是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网络总线。它的主要特点如下:
●任一个节点均可在任一时刻主动向网络上的其它节点发送数据,而从不分主从,因此，通信比较灵活;
●节点可分为不同的优先级,可以满足不同的实时要求;
●采用非破坏性总线仲裁,当两节点同时向总线发送信息时,优先级低的节点主动停止数据发送?而优先级高的节点可不受影响地继续发送数据；
●通信距离最远可达10km，通信最高速率可达1Mbps?
●每帧数据的有效字节数为8，因此，可保证很短的传输时间，而且实时性强，受干扰的概率低；
●每帧数据都含有CRC（循环冗余）校验及其它校验措施，因而数据出错率很低；
●CAN总线节点在严重错误的情况下，可自动切断与总线的联系，以使总线上的其它操作不受影响。
目前，CAN总线协议以其可靠性高、实时性好以及独特的.设计已经成为总线通信网络的首选?国内目前使用较广的是PHILIPS 生产的SJA1000 、82C200等独立的CAN控制器，由于这种独立的控制器限制了测控节点的集成度，因此，很多微处理器生产厂家已经开始生产内部集成有CAN控制器的MCU。美国CYGNAL公司生产C8051F040就是内部集成有BOSCH CAN控制器的混合信号系统级芯片（SOC）。本文将分析C8051F040 的CAN总线结构、与CPU 的接口及初始化配置，同时将给出基于C8051F040的分布式测控节点的设计及系统的实现框架。
2 C8051F040及其内部BOTSH CAN
[1] [2] [3] [4] [5] [6]
篇5：Jini在分布式嵌入式系统中的应用
Jini在分布式嵌入式系统中的应用
摘要：Jini是一种基于Java的全新的构建分布式系统的技术，具有动态的、自形成的和自管理的特性，可用于构建动态的分布式嵌入式系统。本文首先介绍Jini体系结构及特点，然后系统阐述如何利用Jini来开发分布式嵌入式系统。其中包括Jini在构建分布式嵌入式系统中的优势、嵌入式系统接入Jini网络的方法和当前Jini在分布式嵌入式系统中的应用实例。关键词：Jini分布式嵌入式系统Jini代理体系结构EIB
引言
嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。随着计算机技术和相关电子技术的发展，嵌入式系统的应用已经深入到社会中的各个领域，如家用电器、移动通信、航空、航天、医疗、工业控制和军事等。在嵌入式系统的某些应用中，通常采用分布式体系结构，不同的嵌入式设备之间以某种方式相互连接、彼此协作，这就要求整个系统具有很好的灵活性和可靠性。
Jini是一种全新的构建分布式系统的技术，具有动态的、自形成的和自管理的特性，它是一种真正的基于服务的分布式体系结构。另外，基于Java的Jini技术提高了分布式系统编程的抽象级别，简化了分布式系统的开发。在构建分布式嵌入式系统的过程中利用Jini互联技术，不但可以降低系统开发难度，实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而且还可提高整个系统的灵活性和可靠性。因此Jini技术推出后，人们很快就开始关注如何将Jini应用于分布式嵌入式系统的开发[1~3]。
1Jini技术概述
1.1Jini的体系结构
Jini是1月Sun公司发布的一种基于Java的全新的用于构建分布式系统的技术，利用Jini可以使得软件和硬件自发地结合起来，形成一个Jini服务联盟。
一个Jini系统由下列组件组成[4]：
◇基础设施组件――提供一个在分布式系统中建立起服务联盟的框架；
◇编程模型组件――支持建立可靠的分布式服务；
◇服务组件――可以成为Jini服务联盟中的一部分并且向联盟中的其它成员提供服务。
尽管Jini系统由三部分组件组成，但是它们之间的界限是模糊的，组件之间紧密相连、彼此协作。Jini是建立在分布式系统、经常动态变化这一原则之上的。它的体系结构如图1所示。
服务是Jini体系结构中最重要的概念。它可以指任何实体提供的功能。其中实体可以是任何硬件设备、软件或是硬件和软件的结合体。服务通过查找服务注册后就可以通过实现了Java远程接口的一个接口来调用。用户通过向查找服务请求并且下载服务的代理对象来和服务之间通信。查找服务自身也是一个服务，能够跟踪每个服务并且向用户提供服务的代理对象。
Jini的体系结构建立在以下环境假设的基础上[5]：
◇有一个网络并且具有合理的网络延迟，以不影响Jini系统的性能(要求网络底层使用的通信协议是TCP和UDP[3])；
◇每个支持Jini的设备具有一定内存和处理能力；
◇每个设备都需要装备一个Java虚拟机。
任何实体都可以成为服务提供者（即服务）或服务请求者（即用户）。当一个实体作为一个服务的提供者时，对它具有如下的要求：
◇为实现发现和加入查找服务的功能，服务提供者必须拥有网络功能；
◇为了能够下载一个查找服务的代理，需要一个Java虚拟机，并且虚拟机支持标准的Java和RMI；
◇为保存与注册相关的信息，需要有存储功能；
◇为了实现以上的各种计算，需要有一个处理器。
同样，一个服务请求者的实体具有如下要求：
◇为实现发现查找服务的功能，服务请求者必须支持网络；
◇为了下载并且服务对象代理，需要一个Java虚拟机和存储功能；
◇需要实现计算的处理器。
因此，一个实体要接入Jini网络成为服务提供者或是服务请求者，它自身需要具备一定的内存和处理能力，以及网络和Java功能，称满足这些要求的实体是支持Jini的。
1.2Jini技术的特点
Jini的核心功能是提供一种基于网络动态的、自形成的和自管理的服务联盟，具有如下特点。
①Jini是即插即用的：服务提供者加入Jini网络后，通过查找服务注册后即可向使用者提供服务；服务的使用者加入Jini网络后即可通过查找服务使用相应的服务，之后离开。
②使用户可以很容易地访问网络中任何位置的资源，即使是用户在网络中的位置经常变化。
③Jini以自发的方式实现实体间的互联：任何实体之间可以相互发现和加入Jini网络来组成一个Jini联盟。
④Jini消除了硬件和软件之间的差别：Jini把硬件和软件都抽象为服务，是一种真正的基于服务的体系结构。
⑤Jini是一种分布式计算框架，使得分布式编程变得容易：Jini将Java应用环境由单独的Java虚拟机扩展到一个Java虚拟机网络；Java虚拟机屏蔽了不同机器平台和操作系统的异构性，降低了分布式编程的难度。
1.3利用Jini开发分布式嵌入式系统
近些年来随着计算机网络技术的不断发展，分布式系统已经得到了越来越广泛的研究和应用，分布式计算成为实现高性能和高可靠性计算的一种新的计算模型[5]。在嵌入式应用领域中采用分布式体系结构，一方面可以实现嵌入式环境中的分布式计算（例如一个系统本身可能是由分布在不同位置的多个嵌入式系统相互连接构成的，如电梯、汽车等）；另一方面可以在可靠性要求较高的嵌入式应用中实现容错计算。
Jini可以把分布式嵌入式系统变成动态的、灵活的和易管理的系统。Jini的自形成特性提供了一种自动相互发现和加入Jini网络来组成服务联盟的能力，可以使各种嵌入式设备以一种简捷的方式实现集成和互操作。Jini的动态性使得每个嵌入式设备可以灵活地加入和离开Jini服务联盟。这样，当一些嵌入式设备（如移动设备、PDA等）在需要使用服务时，可以建立暂时性的连接加入Jini联盟；服务完成时，离开。在不需要人为参与管理的情况下，整个系统仍具有良好的可伸缩性。
另外，Jini是基于Java的。Java虚拟机屏蔽了不同机器平台和操作系统的异构性，简化了嵌入式系统的编程；而且Jini将Java的应用环境由单独的Java虚拟机扩展到一个Java虚拟机网络，为实现分布式计算提供了一个良好的计算平台。它提高了分布式系统编程的抽象级别，使得用户只需在高层的对象接口上进行编程，而不必处理底层的通信协议，简化了分布式系统的开发。
因此，Jini为开发分布式嵌入式系统提供了一种新的解决方案。但是，要把Jini应用到嵌入式领域中也存在一些需要解决的问题，下面将进行说明。
2嵌入式系统接入Jini网络的方法
Jini并不是专门为开发嵌入式应用而设计的。由上面的分析可知，一个支持Jini的设备必须具备一定的处理能力、内存、网络功能和Java功能；而通常嵌入式系统对资源是严格限制的，完全支持Jini的嵌入式设备实际上并不多。另外，一些分布式嵌入式应用中底层的通信协议也不支持Jini。
如何使嵌入式系统能够加入到Jini网络，成为在分布式嵌入式应用领域中应用Jini技术的难点。结合现有的技术，目前主要有三种解决方法：一种是提高嵌入式设备的资源，如采用32位的处理器、2MB以上的存储空间和支持网络连接，这样的嵌入式系统可以完全支持Jini；另外一种方法是采用Jini代理体系结构，不要求设备自身支持Java和Jini技术；第三种方法是将Jini进行移植。
2.1J2ME与Jini技术相结合
继Java技术在桌面系统和后端服务器领域取得巨大成功后，为了将Java的应用扩展到消费类电子设备和嵌入式设备，Sun推出了Java2平台MicroEdition（J2ME）。它包括两个基本的配置集：连接设备配置集（CDC，ConnectedDeviceConfiguration）和连接有限设备配置集（CLDC，ConnectedLimitedDeviceConfiguration）。CDC面向的是具有更强计算能力的嵌入式设备；CLDC面向的是资源有限的消费类电子设备。对应于CDC和CLDC两个不同的配置集，可以将J2ME设备分为两类：低端信息设备和高端信息设备。J2ME设备分类如表1所列。
表1J2ME设备分类表
低端信息设备高端信息设备典型设备寻呼机、蜂窝式电话、移动式收款机终端电视机顶盒、汽车导航系统、Web电话、网络路由器处理器/位16/3232存储特性/B256K～512K2M～16M网络连接特性带宽较窄，且不一定是基于TCP/TP协议的通常具有持续的`TCP/IP连接
这两种不同设备要求的J2ME的运行环境也不同。低端信息设备比较适合使用CLDC中定义的KVM，这是一款专用的Java虚拟机，是以小型的资源有限的消费类设备为目标平台的；而高端信息设备适合使用CDC中定义的CVM，它与常规的JVM是完全兼容的。
J2MECDC可以使嵌入式设备具备Java2的功能。基于J2MECDC的RMI可选包完全满足实现Jini的技术需求，因此可以直接加入Jini网络。
对于那些J2MECLDC的设备或是根本不支持Java和Jini的嵌入式设备来说，Jini代理体系结构（JiniSurrogateArchitecture）使其接入Jini网络成为可能。
2.2Jini代理体系结构
Jini代理体系结构是由Sun公司的工程师JimWaldo提出的，现在已成为www.jini.org站点中一个开放源代码的项目。开发Jini代理的主要目标是使那些资源有限的设备能够完全参与到Jini网络中。
Jini代理体系结构由下列组件构成：可宿主机（host-capablemachine）、代理宿主（SurrogateHost）、宿主资源（HostResources）和相互连接（Interconnect）。组件之间的关系如图2所示[6]。
设备是指那些不能够加入Jini网络的任何硬件设备或者软件；可宿主机具备执行Java语言编写的，用于代表设备的代码，并且能够为执行这些Java代码提供所需的资源；代理宿主是驻留在可宿主机上，为执行代理体系结构的组件提供Java运行环境的框架，除了提供计算资源、运行环境和生命周期管理外，它还提供宿主的其它资源来帮助体系结构中的组件。
可宿主机在Jini网络和设备两者之间建立连接，在Jini网络中充当这个设备的代言人。设备和代理宿主之间可以用有线或无线的方式相互连接。连接也可以采用任何的协议，有线连接如TCP/IP、RS-232、USB和IEEE1394等；无线连接可以采用蓝牙协议。
这样，Jini代理体系结构通过降低对设备资源的要求，实现了小型设备完全参与到Jini网络中的目标，使得那些资源有限的小型设备可以充分利用Jini技术的优势。代理通过一个运行Java2虚拟机支持Jini技术的宿主代理系统，使得本来需要运行在用户中的服务代理对象可以在代理的环境中运行。任何小型设备与代理宿主通过相互连接进行对话，从而成为一个完全的支持Jini的用户或服务，且仍保持Jini即插即用的特性。
2.3移植Jini
Jini体系结构假设网络底层使用的通信协议是TCP和UDP，而一些分布式嵌入式系统中通常采用的是实时、可靠的数据传输协议，如CAN、TTP等。为了在这样的应用领域中使用Jini技术，可以考虑将Jini进行移植。RoSES（RobustSelf-ConfiguringEmbeddedSystems）[3]是卡耐基梅隆大学通用发动机协作实验室的一个研究项目。目的是寻找一种建立灵活的、健壮的和可维护的分布式嵌入式系统的通用方法，在研究过程中尝试把Jini移植到CAN上。移植Jini的方法也可以解决嵌入式系统接入Jini网络的问题，但其中的工作量相对较大。
3应用实例
Jini在开发分布式嵌入式系统方面已经做了很多的工作[1~3]。下面介绍一下Jini在EIB（EuropeanInstallationBus）中的应用[1,2]。
现场总线分为多种，不同厂商的现场总线产品是不兼容的。为了解决这一问题，EIBA（EuropeanInstallationBusAssociation）提出了EIB。EIB代表了最新的现场总线技术，主要应用领域是家庭和建筑物的自动化。EIB网络的拓扑结构可以是线形、星形和树形。
EIB网络中每个节点是一个EIB设备。一个EIB系统中最大可以安装60000个设备。每个EIB设备中有一个嵌入式微控制器用来运行通信协议。它从总线上接收数据后传送给应用程序，或是把应用程序数据传给其它设备。每个EIB设备通过LC（LineConnector，具有路由功能）连接到主线（MainLine）上，BC(BusCoupling)向特定应用的硬件（如传感器和作动器）提供了定义良好的接口。
EIB中的设备（例如传感器）都是资源非常有限的设备，很难直接支持Jini，而且EIB系统使用的底层通信协议也不支持Jini。因此在实现中，采用Jini代理体系结构来使EIB设备接入Jini网络。系统结构如图3所示[2]。
EIB代理（EIBAgent）是EIB设备在Jini网络中映射的服务代理。它向服务的使用者（ServiceUser）提供EIB设备的功能；EIB服务器（EIBServer）由Jini数据库（JiniDatabase）和EIB控制器（EIBController）两个模块组成。它负责管理代理宿主机与现场总线之间的连接，其中Jini数据库是一个存放EIB设备和相应的EIB代理之间的映射关系的数据库。EIB代理和EIB服务器运行在代理宿主机上。
这样，在EIB系统中使用Jini技术会带来如下好处：
◇EIB系统中，每个设备提供的功能都可以映射成Jini服务，这样，不仅可以被其它的现场总线使用，而且还可以被支持Jini的任何设备（如PDA）来访问；
◇Jini简化了网络编程，并且Java提高了系统的安全性；
◇EIB网络可以连接到Internet，这样系统变成了开放的，提高了EIB设备的可访问性；
◇Jini使EIB系统中的设备可以与家用消费电器和自动化设备通信，增强EIB设备的功能；
◇Jini提供了一种独立于厂商的服务平台，使得不同厂商的现场总线产品相互兼容。
应当指出的是，Jini并不是完全适用于实时性要求高的嵌入式应用。RoSES的研究项目中，将Jini移植到了CAN上；但实验结果表明，Jini的实时性能并不令人满意。
4总结
在构建分布式嵌入式系统的过程中利用Jini技术，不但可以降低系统的开发难度、实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而且可使系统具有很好的灵活性和可靠性。同时，在分布式嵌入式领域中使用Jini技术也存在一些需要解决的问题，包括如何使得嵌入式系统支持Jini以及Jini的实时性等。
篇6：Jini在分布式嵌入式系统中的应用
Jini在分布式嵌入式系统中的应用
摘要：Jini是一种基于Java的全新的构建分布式系统的技术，具有动态的、自形成的和自管理的特性，可用于构建动态的分布式嵌入式系统。本文首先介绍Jini体系结构及特点，然后系统阐述如何利用Jini来开发分布式嵌入式系统。其中包括Jini在构建分布式嵌入式系统中的优势、嵌入式系统接入Jini网络的方法和当前Jini在分布式嵌入式系统中的应用实例。关键词：Jini 分布式嵌入式系统 Jini代理体系结构 EIB
引 言
嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。随着计算机技术和相关电子技术的发展，嵌入式系统的应用已经深入到社会中的各个领域，如家用电器、移动通信、航空、航天、医疗、工业控制和军事等。在嵌入式系统的某些应用中，通常采用分布式体系结构，不同的嵌入式设备之间以某种方式相互连接、彼此协作，这就要求整个系统具有很好的灵活性和可靠性。
Jini是一种全新的构建分布式系统的技术，具有动态的、自形成的`和自管理的特性，它是一种真正的基于服务的分布式体系结构。另外，基于Java的Jini技术提高了分布式系统编程的抽象级别，简化了分布式系统的开发。在构建分布式嵌入式系统的过程中利用Jini互联技术，不但可以降低系统开发难度，实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而且还可提高整个系统的灵活性和可靠性。因此Jini技术推出后，人们很快就开始关注如何将Jini应用于分布式嵌入式系统的开发[1~3]。
1 Jini技术概述
1.1 Jini的体系结构
Jini是191月Sun公司发布的一种基于Java的全新的用于构建分布式系统的技术，利用Jini可以使得软件和硬件自发地结合起来，形成一个Jini服务联盟。
一个Jini系统由下列组件组成[4]：
◇基础设施组件――提供一个在分布式系统中建立起服务联盟的框架；
◇编程模型组件――支持建立可靠的分布式服务；
◇服务组件――可以成为Jini服务联盟中的一部分并且向联盟中的其它成员提供服务。
尽管Jini系统由三部分组件组成，但是它们之间的界限是模糊的，组件之间紧密相连、彼此协作。Jini是建立在分布式系统、经常动态变化这一原则之上的。它的体系结构如图1所示。
[1] [2] [3] [4] [5] [6]
篇7：FTT-10A收发器及其在测控系统中的应用
FTT-10A收发器及其在测控系统中的应用
摘要：介绍了Echelon公司的双绞线收发器FTT-10A的性能特点，给出了将FTT-10A双绞线收发器应用于单片机构成的测控系统中，提高远程通信可靠性的具体应用方法。关键词：FTT-10A；同步；曼彻斯特编码；拓扑结构
以单片机为主体构成的测控系统，由于其结构简单、工作稳定可靠，而在工业控制、智能测试设备等领域得到了广泛应用。随着计算机、通信、网络、控制技术及微处理器的发展，用户还可以将微处理器嵌入到各种仪器设备中，(本网网收集整理)再利用微处理器的通信端口将现场采集的数据上传给上位机，由上位机对数据进行处理并监控现场的各种智能仪器和设备。
一般的单片机都集成了串行通信口，这些串行通信口可以通过RS485总线或其它的总线方式组成总线型通信网络，从而将多台单片机系统连接在一起，形成分布式测控系统。这种结构具有简单灵活且易于控制等特点，但是要安全可靠地实现数据的传输，还要在智能仪器设备上配备合适的通讯接口。一般可选择RS232、RS422、RS485等接口电路。有关这些接口电路的应用介绍已经很多，而本文要介绍的是ECHELON公司生产的双绞线收发器FTT－10A，它可以在微处理器通信端口和物理介质间提供一个物理接口。
1 FTT－10A收发器的性能
FTT－10A收发器主要由一个隔离变压器和一个差分曼彻斯特编码器组成。其引脚排列如图1所示。它由5V电源供电。NET－A、NET－B是两个网络接口，此接口没有极性要求。RXD、TXD分别是数据接收和发送端口，CLK为收发器时钟输入端，T1、T2则用来提供钳位和瞬时电压保护。
收发器所带的变压器隔离接口可满足系统的高性能、高共模隔离，同时具有隔离噪声作用，可防止干扰信号进入传输网络中。它支持无极性自由拓扑结构，从而可使系统安装不再局限于总线结构。也就是说，此收发器支持星型、环型接线。自由拓扑结构通过最简单的`接线方式减少了系统安装的时间和费用，从而可使任务以最快的方式完成。由于减少了对通信线的拓扑、接合和节点位置的限制，因而使得网络更易于扩展。两个FTT－10A收发器还可以背靠背用作数字式重复器，同时可在一个信道上增加传输距离或节点数量。
FTT－10A的通信速率一般为78kbps?但用于自由拓扑结构时，通信距离较短（只有500米），而采用双端总线结构时却有2700米。它可工作在5MHz、10MHz或20MHz频率下，并可自动进行时钟检测。
FTT－10A使用的编码方式是差分曼彻斯特编码，其编码规律如下：
●每个码元中间时刻均有电平变化。
●“1”表示电平在中间由高到低；“0”表示电平在中间由低到高。
这种编码的特点是：每比特中间的跳变可做同步使用，数据的表现依据其开始是否变化来决定，出现跳变时为“0”，没有跳变时为“1”。这种编码所提供的数据格式使得数据可在多种媒介中传输。图2所示是其编码的过程和波形。从图中也可看出：在信号位中间总是将信号反相，这就是差分曼彻斯特编码对信号的极性不敏感的原因，所以通信链路中的极性变化不会影响数据的接收。这一点对于远程通信很有用。
2 FTT－10A和MCU组成的测控系统
因为FTT－10A可保证可靠的数据传输，因此，它可广泛地应用于控制网络中。但目前主要是在基于NEURON芯片的控制系统中将FTT－10A的TXD、RXD分别与神经元芯片的通信端口CP1、CP0相连。根据它的特性及其自身结构的特点，可将其应用于一般的单片机控制系统中，以提高单片机远程通信的可靠性。
数据一般是以数字信号的形式来传输的。随着距离的增加和信号传输速率的提高，特别是当高速变化的信号在长线中传输时，由于阻抗的不匹配，而可能会出现反射现象，从而导致信号波形发生改变，或出现有害干扰脉冲而使信号传输的可靠性受到影响。在传统的控制系统中，一般采用总线拓扑结构（如RS－485），并通过屏蔽的双绞线将一个线路的接收和发送控制连在一起，按照RS－485规范，所有的设备必须通过总线相连，以限制线路反射和确保通信可靠，但这却增加了整个网络安装和维护的时间和费用。而FTT－10A收发器则恰好克服了上述缺点，且可降低安装和维护费用，同时也便于灵活组网。
由于FTT－10A使用的是曼彻斯特编码方式，这种编码方式自带信号传送的同步信息，因此，FTT－10A以自同步的方式来
进行数据的传输。而一般的单片机（如MCS－51系列单片机）自带的是异步串行通信端口，这样，若想将FTT－10A收发器与此类单片机相连并实现通信，则必须加一转换电路，也可用专门的芯片（如Intl8251）在MCU与FTT－10A之间进行转换，以保证做到同步串行通信。8251作为串行通信的扩展接口芯片，它具有同步和异步两种工作方式（可通过编程来决定）。在同步方式时，每字符占5～8位，可以内同步，也可外同步。同步发送时，发送器最先发送的是同步字符（SYN）?随后通过单片机数据线将数据并行送入8251并经过8251的发送器将数据以串行形式输出，这时发送的数据不用附加任何成帧信号。而在同步接收时，它首先搜索同步字，并与预先存放的同步字符相比较，以确认是否达到同步。因此可根据8251与FTT－10A收发器的结构特点，将FTT－10A的RXD、TXD分别与8251的TXD、RXD相接。具体实现信号传输的硬件电路简图如图3所示，它们的时钟均可由单片机经过组合后获得。
在RS－485所组成的测控系统中，由于RS－485总线信号是由有极性的差分信号来传输的，因而不能反接，这在通讯距离较远或网络上节点较多时会给接线带来很多的麻烦，甚至会影响信号的正常传输。因此，设计时可利用FTT－10A支持无极性拓扑结构这一特点，在单片机与RS－485驱动芯片之间用FTT－10A收发器将极性信号进行曼彻斯特编码，从而使调制后的信号对极性无要求，便于远程传输。同时在网络安装和维护上也能够节省大量的时间和费用。由此可见，利用这一方案应该是很有实用价值的。
篇8：FTT-10A收发器及其在测控系统中的应用
FTT-10A收发器及其在测控系统中的应用
摘要：介绍了Echelon公司的双绞线收发器FTT-10A的性能特点，给出了将FTT-10A双绞线收发器应用于单片机构成的测控系统中，提高远程通信可靠性的具体应用方法。关键词：FTT-10A；同步；曼彻斯特编码；拓扑结构
以单片机为主体构成的测控系统，由于其结构简单、工作稳定可靠，而在工业控制、智能测试设备等领域得到了广泛应用。随着计算机、通信、网络、控制技术及微处理器的'发展，用户还可以将微处理器嵌入到各种仪器设备中，再利用微处理器的通信端口将现场采集的数据上传给上位机，由上位机对数据进行处理并监控现场的各种智能仪器和设备。
一般的单片机都集成了串行通信口，这些串行通信口可以通过RS485总线或其它的总线方式组成总线型通信网络，从而将多台单片机系统连接在一起，形成分布式测控系统。这种结构具有简单灵活且易于控制等特点，但是要安全可靠地实现数据的传输，还要在智能仪器设备上配备合适的通讯接口。一般可选择RS232、RS422、RS485等接口电路。有关这些接口电路的应用介绍已经很多，而本文要介绍的是ECHELON公司生产的双绞线收发器FTT－10A，它可以在微处理器通信端口和物理介质间提供一个物理接口。
1 FTT－10A收发器的性能
FTT－10A收发器主要由一个隔离变压器和一个差分曼彻斯特编码器组成。其引脚排列如图1所示。它由5V电源供电。NET－A、NET－B是两个网络接口，此接口没有极性要求。RXD、TXD分别是数据接收和发送端口，CLK为收发器时钟输入端，T1、T2则用来提供钳位和瞬时电压保护。
收发器所带的变压器隔离接口可满足系统的高性能、高共模隔离，同时具有隔离噪声作用，可防止干扰信号进入传输网络中。它支持无极性自由拓扑结构，从而可使系统安装不再局限于总线结构。也就是说，此收发器支持星型、环型接线。自由拓扑结构通过最简单的接线方式减少了系统安装的时间和费用，从而可使任务以最快的方式完成。由于减少了对通信线的拓扑、接合和节点位置的限制，因而使得网络更易于扩展。两个FTT－10A收发器还可以背靠背用作数字式重复器，同时可在一个信道上增加传输距离或节点数量。
FTT－10A的通信速率一般为78kbps?但用于自由拓扑结构时，通信距离较短（只有500米），而采用双端总线结构时却有2700米。它可工作在5MHz、10MHz或20MHz频率下，并可自动进行时钟检测。
FTT－10A使用的编码方式是差分曼彻斯特编码，其编码规律如下：
●每个码元中间时刻均有电平变化。
●“1”表示电平在中间由高到低；“0”表示电平在中间由低到高。
[1] [2]
篇9：DS2438及其在单总线微网中的应用
摘要：介绍内部集成多种功能部件的单总线器件DS2438,利用该器件内部丰富的硬件资源，可构成具有环境温度及单总线供电电压补偿功能的单总线数据采集系统；介绍器件性能特点、内部结构及工作原理，并给出该器件在单总线微网中的具体应用实例。
关键词：单总线微网测控系统单片机传感器
1概述
在数字化测控系统中，由于单总线微网仅使用1根导线进行双向数据传送，并同时为远端器件提供电源，既降低了测控系统的硬件成本，又提高了系统的可靠性，因而是有着广泛应用前景的现场总线技术。但是，由于单总线微网一方面要传送数据，另一方面还要向单总线器件提供电源，这必然造成单总线上供电电源电压的波动；而测控系统中所使用的传感器元件，其输出值不仅正比于被测量，而且往往还与供电电源的电压值有关，因此，为了保证传证传感器的测量精度，就必须进行相应的电压校正。另外，传感器的输出值往往还受环境温度的影响，也必须进行相应的温度补偿。
上述问题如果采用基于单总线的普通A/D转换器件予以解决，会使相应的硬件电路及软件编程过于复杂。这里利用Dallas公司的单总线器件DS2438,巧妙地解决了上述问题。下面首先介绍该器件，并重点介绍该器件与测控系统相关的功能。
DS2438是Dallas公司推出的智能电池监视器。该器件是为了解决便携式电子产品电池工作状态的实时监测而推出的，主要性能特点如下：
①单总线器件，仅需1根口线实现电源及双向数据传输；
②片内13位精度温度传感器，最小分辨率0.03125℃；
③片内10位二通道电压A/D转换器，最小分辨率为10mV;
④片内10位电流A/D转换器；
⑤片内40字节非易失性用户存储器；
⑥片内逝去时间计数器，完成充放电时间计时；
⑦单电源工作，低功耗特性；
⑧工作温度范围为-40℃――+80℃。
DS2438采用SOIC表面贴装封装形式，其外形及引脚排列如图1所示，引脚功能说明见表1.
表1DS2438引脚功能说明
引脚号引脚名称
说明
1GND接地2VSENS+电源电流监视输入（+）3VSENS-电池电流监视输入（-）4VAD通用A/D输入端5VDD供电电压（2.4――10V）6,7NC空引脚8DQ数据输入/输出、1线操作、开漏
2工作原理
DS2438的内部结构框图如图2所示。
由图2可知，DS2438由单总线接口、电压A/D转换器、电流A/D转换器、温度传感器、时钟电路、40字节的E2PROM及与上述硬件相关的寄存器组成。其中的电压A/D转换器的输入，可编程为由VDD电源端输入或VAD输入端输入，以满足VDD电源端及外部输入模拟量VAD的测量要求。
2.1器件存储单元
DS2438存储器类型包括易失性的SRAM和非易失性的E2PROM.DS2438内部的存储器为一个总容量64字节的存储器。存储器被分为8页，每页8字节，页地址为00――07H.其中第00页是访问频率最高的页，该页的结构如表2所列。
表2DS2438存储器第00页结构
字节序号名称内容读/写特性易失特性DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00状态/配置寄存器XADBNVTBADEECAIAD读非易失1温度低位寄存器2-12-22-32-42-5000读非易失2湿度高位寄存器S26252423222120读非易失3电压低位寄存器2726252423222120读非易失4电压高位寄存器0000002928读非易失5电流低位寄存器0000002928读非易失6电流高位寄存器SSSSSSS28读非易失7阈值寄存器TH2TH1000000读/写易失
第1页为电流累加器、逝去时间计数器和电流补偿单元；每2页包括非易失性时间和充电时间标记；第3――7页是40字节的提供给用户使用的'E2PROM,可用于保存用户数据。
2.2寄存器
DS2438所有的寄存器都映射到上述的存储器中，同时对DS2438的操作都是通过寄存器进行的。
图2DS2438内部结构框图
（1）状态寄存器
状态寄存器位于存储器00页的第0字节，该寄存器用于DS2438的功能控制，其中各位的默认值为1,含义如下：
*IAD为电流A/D控制位。IAD=1,启用电流A/D和ICA,且以32Hz速率测量电流；IAD=0,禁用电流A/D和ICA.
*CA为电流累加器配置位。CA=1,启用CCA/DCA存储数据且可从第7页恢复数据；CA=0,禁用CCA/DCA,第7页可用于普通E2PROM存储。
*EE为隐蔽电流累加器位。EE=1,将CCA/DCA计数器数据隐蔽到E2PROM,电量每增加0.32C,当前计数器加1;EE=0,CCA/DCA计数器数据将不隐蔽到E2PROM.
*AD为电压A/D输入选择位。AD=1,电压A/D选择由VDD端输入；AD=0,电压A/D选择由VAD端输入。
*TB为温度转换忙标志位。TB=1,温度转换正在进行；TB=0,温度转换结束。
*NVB为非易失存储忙标志位。NVB=1,在从可擦除区复制到E2PROM的存储过程中；NVB=0,非易失存储空闲状态。一次E2PROM存储占用2――10ms.
*ADB为A/D转换标志位，ADB=1,电压A/D转换正在进行；ADB=0,转换结束或无测量。一次A/D转换占用约10ms.
*X为不定位。
（2）温度寄存器
DS2438可在-55――+125℃范围内以0.03125℃的分辨率测量温度值，温度值为2的码形式通过2字节温度寄存器输出。其中符号位S指示温度值为正或负；S=0,温度值为正；S=1,温度值为负。
（3）电压寄存器
DS2438的电压输入范围是0――10V,且电压ADC的输入，可通过状态/结构寄存器的AD位来选择由VDD输入或由VAD输入。电压A/D转换的结果放在2字节电压寄存器中，单位为mV.
（4）电流寄存器
DS2438通过测量电流取样电阻RSENS两端的电压来间接测量流过电池的电流。采用10位ADC,其分辨率为0.005C,电流测量值的结果放在2字节的电流寄存器中其中电流测量符号位S,用于指示充电或放电。
2.3单总线协议
DS2438是Dallas公司基于单总线的器件。该器件的操作完全遵循单总线协议，其ROM命令有4个。
①读ROM[33H];
②匹配ROM[55H];
③跳过ROM[F0H].
主机在操作DS2348之前，必须先发送上述4个ROM命令中的一个。在DS2438成功执行上述命令之后，主机可使用下面的内存命令操作DS2438.
由于DS2438的内存分为7页，故其内存操作命令和其它的单总线器件略有不同。DS2438的内存操作命令如下：
①写高速暂存存储器[4EHXXH];
②读高速暂存存储器[BEHXXH];
③读制高速暂存存储器[48HXX];
④恢复存储器[B8HXXH];
⑤温度转换命令[44H];
⑥电压转换命令[B4H].
上述内存命令中的XXH为高速暂存存储器的页地址，有效的页码地址为00――07H.
DS2438对高速暂存存储器的操作中，除了基本的命令外，还必须将等操作的高暂存存储器的页地址送出去。DS2438允许1次读/写1页内的全部8个字节，且读写字节操作可使用复位命令在任何瞬间终止。
值得注意的是，DS2438的温度转换命令及电压转换命令发出后，主机需等待10――20ms,以使DS2438完成温度及电压转换；同时，若采用寄生电源供电，应将总线拉高，以保证充足的能量供应。
篇10：DS2438及其在单总线微网中的应用
下面给出将DS2438应用于单总线微网的具体实例：单总线温度传感器设计。温度的测量在仓储检测、生产制造及日常生活中有着广泛的应用，但湿度的测量却较困难。原因是温度传感器大都为模拟小信号输出，且在线性度、重复性、一致性等方面不尽如意。如果能够利用现有的模拟湿度传感器，设计出基于单总线的数字式湿度传感器，则可配合单总线微网技术构成全数字化的多点温湿度测量系统，如数字化粮情检测、数字化仓储检测系统等。即可降低系统布线费用，又可提高系统性能，因而具有非常不定期实的意义。这里，利用模拟大信号相对湿度传感器并配合DS2438,设计出一种完全符合单总线协议的湿度传感器（电路参见图4）。
3.1湿度传感器
由于单总线微网采用寄存电源的方式向单总线器件供电，因此，要求挂接在单总线微网上的器件必须满足低功耗的要求。这里，选用了具有低功耗特性的模拟大信号湿度传感器HIH-3610.HIH-3610是美国Honeywell公司生产的相对湿度传感器。该传器采用热固聚酯电容式传感头，同时在内部集成了信号处理功能电路，因此，可完成将相对湿度值变换成电容值，再将电容传转换成线性的电压输出。同时该传感器还具精度高、响应快速、高稳定性、低温漂、抗化学腐蚀性能强及互换性好等优点，其性能指标如表3所列，输出电压与相对湿度的关系曲线如图3所示。
表3HIH-3610湿度传感器性能指标
参数指标RH精度±2%RH,0――100%RH非凝结，25℃（DC供电电压=5V）RH互换性±5%RH,0――60%RH;±8%@90%RHRH线怀±0.5%RH典型值RH迟滞±1.2%的RH最大量程RH重复性0.5%RHRH反应时间/s30（慢流动的空气中，1/e@25℃）RH稳定性±1%RH典型值，50%RH,5年时间内DC供电电压/V4――9（传感器在DC5V下标定）消耗电流/mA0.2（DC5V）；2（典型值，DC9V）输出电压Vout=Vsuppl[0.0062（sensor%RH）+0.16]温度补偿RH（sensor%RH）/（1.0546-0.0216t）
由性能指标及输出电压与相对湿度的关系曲线，可得出如下结论。
①HIH-3610在供电电压为5V时，其消耗电流仅为200μA,完全可满足单总线微网对器件低功耗的要求。
②HIH-3610输出电压为
Vout=Vsupply[0.0062（sensor%RH）+0.16]
即输出电压Vout不仅正比于湿度测量值，且与电源电压值Vsupply圾关。若Vsupply固定为5V,则其值仅由相对湿度值决定，但由于单总线上的供电电压值为变量，故要求在进行湿度测量的同时还应测量电源电压Vsupply的值。
③HIH-3610输出的湿度值还与环境温度有关，故应进行温度补偿，补偿公式为
RH=（sensor%RH）/1.0546-0.0216t
因此，为得到准确的湿度测量值，还应在测量湿度的同时测量环境湿度和单总线供电电压值。
3.2DS2438与传感器接口
本系统中利用DS2438来同时完成对环境温度的测量、单总线电源电压的测量及湿度传感器输出电压值的测量。由图4可知，为了满足寄生电源工作的要求，为传感器设计了相应的电源电路。电源电路由VD1、VD2及电容C1构成。其中二极管VD2和电容C1构成半波整流电路，在总线空闲时为DS2438和HIH-3610供电。DS2438的5脚VDD端的电位即是HIH-3610的电源电压。通过编程DS2438内部的状态/结构寄存器的“AD”位，使二通道电压A/D转换器的输入选择为VDD端，可完成HIH-3610电源电压测量功能。通过编程状态/结构寄存器的“AD”位，使二通道电压A/D转换器的输入选择为VAD端，即HIH-3610的湿度电压值输出端可完成湿度值测量功能，环境温度的测量可由DS2438内部的湿度传感器完成，因此，使用1片DS2438即可完成湿度值的测量，并可由相应的软件算法实现电源电压的校正及环境温度补偿。
3.3单片机与传感器的接口
单片机与单总线湿度传感器的接口电路如图4所示。
图4单总线湿度传感器及与单片机的接口
单片机选用AT89C52单片机。这里利用单片机的P1.0口线作为单总线接口；单总线湿度传感器采用寄存电源供电方式；P1.0口线外接一只4.7kΩ的上拉电阻，可在总线空闲时向湿度传感器提供能量。
3.4软件编程
网络补充版中，给出单总线湿度传感器相关的数据采集程序，包括读湿度测量值、读单总线供电电压值及读湿度值子程序。
结语
由DS2438构成的单总线数字式湿度传感器，硬件电路结构简单，与单总线微网的连接也十分简单；可轻松构成多点数字式湿温度监测系统，因而DS2438在类似的单总线微网测控系统中有着广泛的应用前景。
篇11：分布式网络技术在燃气轮机性能测试系统中的应用
分布式网络技术在燃气轮机性能测试系统中的应用
分析了分布式网络系统及燃气轮机性能测试系统的结构特点,描述了基于系统级、子系统级和工作站级的`分布式测试系统的3级结构模型.
作 者：梅繁 刘国库 王淑云 MEI Fan LIU Guo-ku WANG Shu-yun 作者单位：梅繁,MEI Fan(沈阳发动机设计研究所,沈阳,110015)刘国库,LIU Guo-ku(海军驻沈阳地区导弹专业军事代表室,沈阳,110015)
王淑云,WANG Shu-yun(沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,沈阳,110043)
刊 名：航空发动机 英文刊名：AEROENGINE 年，卷(期)： 34(3) 分类号：V2 关键词：燃气轮机 性能测试 分布式系统 网络技术篇12：SA9904B在电力参数远程测控系统中的应用
摘要：介绍Sames公司推出的三相功率/电量测量专用集成电路芯片（ASIC）SA9904B的结构、功能及其串行通信接口的时序；介绍该芯片在电力参数远程测控系统中的应用。
关键词：电能测量芯片 电力参数测量 微控制器系统
引言
SA9904B芯片是Sames公司推出的三相功率/电量测量专用集成电路芯片（ASIC），可直接测量单相、双相和三要输电线路的有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。该芯片具有SPI接口，外部微处理器可通过此接口读取原始值，再根据相应的计算公式进行计算，最后得到各项电力参数的测量值。
图1 SA9904B内部结构
此芯片的功能包括：
实时测量三相有功/无功能量；
电压有效值和频率的测量；
片内集成基准参考电压源；
具有SPI（串行外围接口）总线接口；
芯片功耗低于60mW，具有静电保护功能，工作温度范围宽。
1 SA9904B内部结构及工作原理
SA9904B为混合模拟/数字信号的CMOS集成电路，其内部结构如图1所示。(本网网收集整理)
内部两个16位二阶的∑-Δ模/数转换器，分别对电压和电流模拟信号进行数字化处理，得到的瞬时电压与瞬时电流直接相乘得到瞬时功率。瞬时功率进行低通滤波处理得到瞬时有功功率，而瞬时无功功率通过对电流信号进行移相90°处理后得到。瞬时有功功率和瞬时无功功率经过数字-频率转换器转换成正比的脉冲信号，这个信号被有功电能和无功电能计数器随着时间进行累加。芯片内部设有电压过零检测电路，电压每过零点产生一个宽度是1ms的脉冲，被频率寄存器累加起来。电压有效值是通过累加每个瞬时电压采样值并进行数字处理后得到的。
该芯片直接测量每相电路的四个参数：有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。其余电力参数，如电流、功率等，需要通过微控制器根据相应的公式计算才能得到。
为了提高输入信号的测量精度，SA9904B的模数转换器采用了∑-Δ调制技术，以提高其在基带内输入信号的信噪比。
2 SA9904B引脚及功能
SA9904B的引脚如图2所示。
GND为模拟地。
VDD为电源的正极。当使用分流电阻检测电流时，接+2.5V电压；当使用电流互感器时，接+5V电压。
VSS为电源负极。当使用分流电阻检测电流时，接-2.5V电压；当使用电流互感器时，接0V电压。
IVP1、IVP2、IVP3分别是1、2、3相的模拟电压输入端。当测量的电压为额定电压时，要保证输入到内部A/D转换器的电流有效值为14μA，需要通过一个分压电阻网来满足这一要求。
图3和图4
IIP1、IIN1、IIP2、IIN2、IIP3、IIN3分别是1、2、3相的`模拟电流输入端。当测量的电流为额定电流时，要保证输入到芯片上的A/D转换器的电流有效值为16μA，需要通过一个分流电阻网来满足这一要求。
VREF为参考电源的外接电阻端，通常需要接47kΩ电阻到地。
F50为电压过零脉冲输出端，输出的脉冲频率为交流电压的频率，脉冲宽度为1ms。
CS为芯片的片选信号输入端，高电平有效。
DI、DO为串行数据的输入、输出端。
SCK为串行时钟信号输入端。
OSC1、OSC2为外部晶振的输入、输出端。
3 SA9904B的SPI接口
微控制器通过SPI端口实现对SA9904B内部数据的访问。SPI接口由四根信号线组成：串行时钟输出端SCK、片选信号输入端SC、串行数据输入端DI、串行数据输出端DO，时序如图3所示。
当CS为高电平时，DI引脚在SCK时钟的上升沿输入9位地址信号。其中高三位为写入地址的标志位；A5、A4为保留位，可选0或1；有效地址为低4位。在SCK的上升沿检测到地址的最低有效位A0输出后，DO引脚在SCK的下降沿输出相应寄存器地址里的24位数据，高位在前，低位在后。当24位数据输出后，如果CS信号仍然有效，则DO引脚将继续输出下一个地址的寄存器数据，直到所有的数据输出为止。
篇13：SA9904B在电力参数远程测控系统中的应用
电力参数远程监测系统的硬件组成结构如图4所示。待测的三相四线线路各相电压、电流经过电压分压网络和电流互感器，转化成符合SA9904B芯片要求的输入信号，再经过芯片内部对电压和电流进行A/D转换、数字运算和能量累加，从而得到各相的有功电能、无功电能、电压有效值和频率值的原始寄存器值。这些值通过SPI接口传送到微控制器。
本系统选用高性价比的微控制器W78E58，完成各种电力参数的计算、通信命令处理和控制功能。W78E58内部集成了32KB的ROM，程序存储穴是满足系统的需求，因而不需要外部扩展ROM。片外扩展了128KB的RAM，用以存放电压参数值，并有掉电保护电路，以保证数据在掉电时不会丢失。
DS12B887能够提供实时时间，以便进行时间及时段判断，从而执行相应的电能累计程序。CPLD（复杂可编程逻辑器件）EPM7032的内部设计了读取8路遥信量输入、执行4路遥控量输出以及产生各芯片片选信号的逻辑选信号有：DS12B887片选信号、SA9904B片选信号、X25045片选信号、628128RAM片选信号、DI选通信号和DO选通信号等。
2片74LS164芯片驱动16路发光二极管（LED）。这些发光二极管用于指示数字量输入/输出状态、通信状态、电源状态、自检/错误状态等。芯片X25045作为看门狗设置，加强系统的抗干扰性能。另外，该芯片还存储了模拟的地址号。
系统的通信有两种方式可以选择：一种是通过RS485总线通信，芯片75LBC184实现TTL与RS485之间的电平转换；另一种是通过LonWorks总线通信，LonWorks主控制模块的Neuron芯片采用RS232半双工异步串行通信模式，采用网络变量和网络消息的方式进行数据交换。
微控制器W78E58采用主从方式传输数据，由监控主机或其它的智能节点（主）发送命令；本模块（从）做出相应的应答，在协议帧中加入CRC-16校验码，以保证通信数据的正确性。
5 系统软件
电力参数远程测控系统的软件包括系统初始化、时间读取与时段判断程序、电力参数计算、通信命令处理、产生各种历史及报警记录、显示状态等模块。软件流程如图5所示。
其中电力参数计算模块将完成电力参数滤波、电力参数计算以及电能累加功能。系统实时读取SA9904B芯片内部存储的各相有功电能、无功电能、电压有效值和频率原始值。经过滤波处理，获得正确的电力参数，并通过计算公式完成三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等测量。
结语
该系统中采用SA9904B芯片，大大减少了软件中的计算工作，提高了系统的测量精度。同时采用LonWorks总线传输实测数据，也有效地提高了系统的抗干扰能力及稳定性。
篇14：SA9904B在电力参数远程测控系统中的应用
SA9904B在电力参数远程测控系统中的应用
摘要：介绍Sames公司推出的三相功率/电量测量专用集成电路芯片（ASIC）SA9904B的结构、功能及其串行通信接口的时序；介绍该芯片在电力参数远程测控系统中的应用。关键词：电能测量芯片 电力参数测量 微控制器系统
引言
SA9904B芯片是Sames公司推出的三相功率/电量测量专用集成电路芯片（ASIC），可直接测量单相、双相和三要输电线路的有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。该芯片具有SPI接口，外部微处理器可通过此接口读取原始值，再根据相应的计算公式进行计算，最后得到各项电力参数的测量值。
图1 SA9904B内部结构
此芯片的功能包括：
实时测量三相有功/无功能量；
电压有效值和频率的测量；
片内集成基准参考电压源；
具有SPI（串行外围接口）总线接口；
芯片功耗低于60mW，具有静电保护功能，工作温度范围宽。
1 SA9904B内部结构及工作原理
SA9904B为混合模拟/数字信号的.CMOS集成电路，其内部结构如图1所示。
内部两个16位二阶的∑-Δ模/数转换器，分别对电压和电流模拟信号进行数字化处理，得到的瞬时电压与瞬时电流直接相乘得到瞬时功率。瞬时功率进行低通滤波处理得到瞬时有功功率，而瞬时无功功率通过对电流信号进行移相90°处理后得到。瞬时有功功率和瞬时无功功率经过数字-频率转换器转换成正比的脉冲信号，这个信号被有功电能和无功电能计数器随着时间进行累加。芯片内部设有电压过零检测电路，电压每过零点产生一个宽度是1ms的脉冲，被频率寄存器累加起来。电压有效值是通过累加每个瞬时电压采样值并进行数字处理后得到的。
该芯片直接测量每相电路的四个参数：有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。其余电力参数，如电流、功率等，需要通过微控制器根据相应的公式计算才能得到。
为了提高输入信号的测量精度，SA9904B的模数转换器采用了∑-Δ调制技术，以提高其在基带内输入信号的信噪比。
2 SA9904B引脚及功能
SA9904B的引脚如图2所示。
GND为模拟地。
VDD为电源的正极。当使用分流电阻检测电流时，接+2.5V电压；当使用电流互感器时，接+5V电压。
VSS为电源负极。当使用分流电阻检测电流时，接-2.5V电压；当使用电流互感器时，接0V电压。
IVP1、IVP2、IVP
[1] [2] [3]
篇15：网络技术在分布式测试系统上的应用
网络技术在分布式测试系统上的应用
具有分布式结构的VXI解决方案可以快速有效地处理因地域差异带来的问题。例如,德克萨斯的石油工程师监测位于迈阿密的一口油井,人们想知道这口井能够生产多少石油、气和水,判断它是否需要校准、维护或其它人工干预。传统的方法需要一个技术员携带所需要的仪器来到油井边,在准备好的表格上记录测量结果,然后将信息传真到办公室,或在计算机上记录数据,并将其通过调制解调器连接到电话线上,用电子邮件来传递信息。测试工程师也可采用以下这种方案: 从德克萨斯的办公室上互联网 打开Web页自制一个用于记录结果的表格 点击指定的空白区域此时,位于井边的仪器自动执行适当的测试并在表格上显示文本或图形数据,同样,这种方式也可在无人情况下完成设备校准、故障清除等远程服务。
模式变迁
根据测试方法,测试结构被划分为两种类型： 线形分布式结构 远程分布式结构在线形分布式结构体系中,所有的测试工具和测试仪器――服务器、数据库管理器、数据统计进程控制硬件和软件等――都顺次连接在一个局域网上。远程分布式结构则假设仪器和控制机之间的地理距离在同一端,有关它们的进程控制则在另一端进行。这种方式包括远程监测和远程控制。
计算机通讯技术的发展使建立这种测试体系成为可能。目前,局域网技术已经得到广泛应用,远程仪器I/O标准也接收了TCP/IP协议,数据库服务器已经可以升级为远程数据服务器。这些都使各种类型的通讯成为可能。不管在一座楼内还是地球的两端,测试工程师们现在都可以利用它们来协调生产进程。已经有一些标准协议和产品如超文本传输协议(http)等提供了基本构架。很多开发环境也允许开发无缝的分布式应用程序。然而,虽然像Microsoft Visual Basic这类开发环境提供了网络应用程序的开发功能,但它们缺乏测试方面所需的一些特殊要求.惠普公司开发的可视化工程环境(简称HP VEE)和美国国家仪器公司开发的LabView等一些图形化的编程环境可用来解决这个问题。利用这些工具,测试工程师在构筑测试解决方案时只需知道域名或IP地址。再通过Netware或其它的互联网浏览器连接远程端点,简化用于两地通讯所需的软件设计工作量。
图形化编程
传统的程序设计语言需要知道关键字并遵循复杂的语法规则才能产生出成百上千行代码――这些代码很容易出现语法问题以及逻辑错误。相比之下,图形编程工具有效地利用了当今图形用户接口的点击特性。编写程序只包含以下的一些简单步骤： 用鼠标选择仪器函数作为对象 描述测试步骤和对象之间的关系 建立初始条件运行结束后,环境会自动以图形方式显示测量结果。而用传统的编程方法实现一些特定的工作如创建图形显示方式、支持鼠标和键盘控制、选择输入输出显示特性、增加程序的保密性等,可能需要几天的时间。
这种更加直观的方法可以降低80%以上的编程时间,更重要的是测试工程师认为图形技术更加方便有趣,从而鼓励他们在更多的场合应用这些工具。另外,此软件还支持众多厂家生产的仪器驱动器,包括遵循VXI即插即用标准的所有仪器模块。它还用直接I/O方式控制如下类型的仪器: GPIB RS-232 VXI 基于局域网 GPIO利用HP VEE、PC和工作站还可直接控制VXI的背板总线。
对用户的透明度
远程分布式结构体系之所以得到广泛认可的原因应归功于它大大降低了用户和他访问的信息以及信息本身之间存在的臣离所引起的问题。简单地说,不管测试仪器在同一个房间.在其它建筑物内,在另一个州或在地球的另一端.软件的操作方式都是一样的。
假设分布在全球各地的地面监测站需要控制位于一个卫星上的仪器。操作者必须知道卫星运动的方式以及需要实时监测的功能。因此,每个操作者必须知道监测链上前一位操作者所做的工作。
惠普公司通过利用VXI技术设计了一种灵活的解决方案，它使操作者之间、操作者和卫星之间密切配合,代替了以往那种操作权转移方式。这种技术还可以应用在一些危险环境中进行的测量过程，比如炼钢厂或其它充满高温或腐蚀性空气的环境,不适合工作人员在同一所房间内监测和控制仪器。另外一个应用是从一个大的测试单元检查测试参数.比如一架天线或飞机的翅膀.这些都需要在不同地点设置多个VXI机箱来执行所需的测试，而网络技术则允许在一个中心控制点来处理所有仪器。还有一个就是仪器共享问题。假设一个工作组中有若干个科学家.他们都需要用到位于指定地点的一个价格昂贵的仪器集。VXI技术和互联网技术的结合使得他们可以在各自的实验室使用这些仪器。
我们可以想象这样一个过程:生产者将生产线上所有的测试点连接到指定服务器上,这台服务器上有一个Oracle数据库和所有结点需要的测试程序。这样,生产线上的操作者在扫描粘贴在传送带设备单元上的条形码并传送给服务器后,由它来选择合适的测试方案并通知相应的测试设备,并决定所要测量的部件和参数。操作者只需将设备单元安装到固定的机架上，按下按钮即可，测试结果会自动返回给服务器。
远程诊断
测试工程师可以利用互联网技术来排除远在12000英里以外的设备故障，从而提高设备的利用率，并降低维修费用。例如,我们在服务器上设置了设备诊断、校准和自检专家库,为位于吉隆坡的测试点分配一个IP地址,这样,远在美国圣大菲的测试工程师就可以通过测试点提供的信息来运行设备的诊断和校准程序，当然,所有这些都需要通过专用软件才能进行。
在不远的将来，服务器将支持在一个测试点上运行多种传输协议。通过膝上型电脑,测试人员可以浏览各个测试点信息，并在相应测试设备上运行诊断系统。“热链接”(超级链接)技术允许访问驻留在第三方系统上的校正系统,测试点可直接下载而不需测试人员身临其境。
扩展仪器功能
假设我们拥有一个Web页,一个拥有自己的http服务器和html页的仪器,将仪器的IP地址通过“热链接”技术同Web页连接起来。用鼠标点击热点“校准”就可以访问到校准Web页,它包含仪器的标准规范和校准程序。如果需要寻求仪器生产厂家的支持,第三方的超级链接可直接连接到提供此项服务的主页上。它可以自动将我们使用的软件或硬件升级到最新版本。
如果仪器在其内部有一个http服务器和Web页,那么就很容易得到厂家的技术支持,用户的操作也相应被简化。仪器的Web页应包含其基本的使用说明文档，同时为了帮助那些身体残疾的客户,这种在线帮助系统甚至还可以使用视频或音频校准功能。当然，它还应支持硬拷贝和打印功能。在这种结构中,仪器就不需要连接到GPIB总线或VXI机架上,而只需象协调其动作的PC一样，连接到局域网上即可。
创建一个解决方案
回过头我们再看一下上面提到的有关卫星的那个例子。惠普公司最初的解决方案是利用叠架式仪器。它采用一个支持VXI组织TCP/INST协议的局域网/GPIB总线转换器,即HP E2050来实现以上测试过程，这种系统通过HP E2050连接到局城网上，然后用GPIB母线和仪器连成一体。再把分布在世
界各地的、驻留有测试仪器控制程序的测试点工作站组建一个测试广域网,实现远程分布式测试。
基于VXI的`解决方案是把HP E2050转换器连接到0槽控制器上,或把内嵌式控制器配置为一个支持TCP/INST协议的服务器,这样控制器通过端口就可以和局域网连接起来。TCP/INST协议是HP实验室的研究员在标准RPC机制的基础上开发出来的一种局域网传输协议。随后,VXI组织将其接纳并作为分布式VISA的基础。采用此协议的HP VISA可通过HP E2050访问仪器或运行在服务器上并具有VXI、串口、GPIO接口的控制器,而所有这些只需知道HP E2050或控制器所属的域名或IP地址。
需要解决的问题
虽然组建分布式测试体系的可能性已经存在,特别是一些计算机技术的出现为其注入了新的活力,然而它还达不到我们理想中的完美程度。这主要是因为互联网上数据的传输率低且不受控制,其结果是从远地通过不同路径在电话线上传输的数据包不会按照正确的顺序到达指定地点。这个瓶颈通常来自一些特殊的局域网,尤其是小公司组建的局域网。另外,在数据包横跨美国大陆时,一些不可靠的传输协议会导致70%左右的内容丢失,其结果使数据的传输变得更加缓慢。另外,工业标准变动过快也是一个不容忽视的问题。
这些因素都影响到了分布式测试程序的正常运行。因为在一个分布式解决方案中包含计算机间的通讯进程,所以应用程序内存驻留数据在网上传输和在另一个计算机进程的内存中等待所需要的时间都会影响到测试结果。传输率不仅和机器本身的速度有关,也和局域网上所运行的协议有关。例如,理论上，以太网的传输速率可达到10Mbps,但如果考虑到以上这些因素,实际上它只能达到1Mbps甚至更低,远远低于一些数据采集方案的要求。
在一些数传速率要求不高的场合,可以考虑采用无钱解决方案,使远程地点不再需要传统的电话线才能通讯,从而降低费用。它只需要以下这些设备，如一台PC、所需的仪器系统、移动电话调制解调器和太阳能电池板就可以组建一个完整的、自包容的且价格低廉的监测站，使分布式测量得到广泛应用。
智能化体系
目前的分布式系统――包括远程主机和远程进程仍然采用一种主从式结构,它极大地限制了软件对另一端的控制能力。对于测试过程和测试参数的监测,必须在智能化前端机进行的系统,这种结构由于互联网的低数传速率和不可控制等因素的存在，使其无法得到应用。
增加前端机测试软件的功能，减少测试仪器到服务器的数据传输量也许可以解决这个问题。这种方案要求仪器在不需要远程服务器干涉的情况下,本身就具有独立采集数据和分析数据的能力。比如，每台仪器拥有一个JAVA虚拟机，可以通过当前的Web协议下载JAVA进程。
结论
很明显，互联网技术的发展将引起测试技术的重大变革,当仪器和测试系统都普遍拥有Web接口的时候,熟悉Web浏览功能的工程师组建测试系统将变得更加灵活。同时，依靠现有的软硬件技术,将仪器同www上的计算机连接起来也是未来测试技术发展的一大方向。
★ 传感器论文
【单总线协议转换器在分布式测控系统中的应用（通用15篇）】相关文章：
电气自动化技术应用策略探讨论文2023-06-22
基于PROFIBUS开发的FTU及同步采样方法的研究2022-05-08
基于组态软件的电动汽车CAN总线网络设计2023-07-14
单片机课程心得体会2023-06-19
工业以太网控制系统论文2022-12-27
基于ARM的实时测控系统开发平台2022-05-14
监控系统方案2024-01-15
GPRS无线通信的配变自动化系统研究网络知识2022-12-11
电气技术论文2023-06-22
双处理器在变电站监控中的应用研究论文2022-08-04