1、并行與串行通信計(jì)算機(jī)與外設(shè)或計(jì)算機(jī)之間的通信通常有兩種方式：并行通信和串行通信。并行通信指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。并行方式傳輸數(shù)據(jù)速度快，但占用的通信線多，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性隨距離的增加而下降，只適用于近距離的數(shù)據(jù)傳送。串行通信是指在單根數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳送。發(fā)送過程中，每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)，再發(fā)送第二個(gè)，依此類推。接受數(shù)據(jù)時(shí)，每次從單根數(shù)據(jù)線上一位一位地依次接受，再把它們拼成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)。在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信線少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。常用并行總線單片機(jī)的三總線（8080總線、6800總線）ISA插槽是基于ISA總線（Industrial Standard A

2、rchitecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線）的擴(kuò)展插槽，其工作頻率為8MHz左右，為16位插槽，最大傳輸率16MB/secPCI (Peripheral Component Interconnect)傳輸帶寬達(dá)到133MB/s(33MHz * 32bit/s)，或者266MB/s(66MHz * 32bit/s).PATA 硬盤并口接口規(guī)范串行替代并行早期微控制器系統(tǒng)由于主頻不高，所以，在需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，通常使用并行方式，在主頻一定的情況下，通過位寬的擴(kuò)展提高總的數(shù)據(jù)傳輸率。并行總線位寬的增加就以為著連接線的增加，在多個(gè)設(shè)備連接時(shí)PCB的設(shè)計(jì)將是巨大的挑戰(zhàn)，所以很難擴(kuò)展過多的設(shè)備。而且太

3、多的布線互相之間的干擾也制約著頻率的提高。串行總線在全面替代并行總線串行替代并行PATA硬盤并口接口規(guī)范SATA串行高級(jí)技術(shù)附件 PCIPCIEUSB：英文Universal Serial BUS(通用串行總線)的縮寫IEEE1394 PCI-Express是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高的16X 2.0版本可達(dá)到10GB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Α?遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用一、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信分有線和無線兩種。 有線方式主要有：RS232、RS485、RS422、電流環(huán)、CANBUS或其他數(shù)據(jù)總線、TCPIP網(wǎng)絡(luò)通信，電力載波； 無線方式主要有：專用數(shù)傳

4、電臺(tái)、開放頻段遙控模塊和數(shù)傳模塊、公用GSM或CDMA網(wǎng)絡(luò)。 異步串口目前 RS-232 是 PC 機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。 RS-232 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)。 RS-232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。典型的 RS-232 信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在 +5 +15V ，負(fù)電平在 -5 -15V 電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為 TTL 電平，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從 TTL 電平到 RS-232 電平再返回 TTL 電平。接收器典型的工作電平在 +3 +12V 與 -3 -12V 。 RS-23

5、2 是為點(diǎn) 對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備 ）通信而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 3 7k 。由于 RS-232 發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2V 至 3 V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約 30 米，最高速率為 20kb/s 。異步串口RS-422 由 RS-232 發(fā)展而來。為改進(jìn) RS-232 通信距離短、速度低的缺點(diǎn)， RS-422 定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到 10Mbit/s, 并允許在一條平衡總線上連接最多 10 個(gè)接收器。 RS-422 是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范。RS-422 的最大傳輸距離為 4000 英尺（約 1

6、200 米），最大傳輸速率為 10Mb/s 。其平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比 ，在 100kb/s 速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般 100 米長(zhǎng)的雙絞線上 所能獲得的最大傳輸速率僅為 1Mb/s 。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍， EIA 在 RS-422 的基礎(chǔ)上制定了 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時(shí)，廣泛采用 RS-485 收發(fā)器。RS-485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)器將 TTL 電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸出；在接收端，接 收器將差分信號(hào)變成 TTL 電平，因此具有抑制共模干擾的能

7、力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測(cè)低達(dá) 200mV 的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)千米以外。性能比較電流環(huán)通信 電流環(huán)是一種非正式的串行通信標(biāo)準(zhǔn)。它以電流流過通信環(huán)路表示數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞(邏輯1)，無電流為空號(hào)(邏輯0)，在接收端由光電耦合器件將電流還原為處理器可以讀的電平信號(hào)。由于電流環(huán)方式是通過環(huán)路中電流的有無來表示邏輯值“1”和“0”，而不是用電平的高低表示邏輯值，加上在收發(fā)二端采用光電隔離技術(shù)，因此與電平方式相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)不易衰減、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、傳輸距離最大可達(dá)幾千米。A、CAN為多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從。B、最

8、高傳輸速率可達(dá)1MBPS（此時(shí)通信距離40M）C、最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)10KM（速率5KBPS）D、CAN節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)110個(gè)。E、CAN上節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，優(yōu)先級(jí)最高的數(shù)據(jù)最多可在134uS內(nèi)得到傳輸。F、CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)退出，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。G、CAN上節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。H、CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖。I、CAN的缺點(diǎn)成本較高，一片CAN控制芯片如：SJA1000 約20元。現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)及優(yōu)

9、點(diǎn)(1) 全數(shù)字化通信 (2) 開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (3) 互可操作性與互用性 (4) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化 (5) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 (6) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性 網(wǎng)絡(luò)通信利用電話線、同軸電纜、網(wǎng)線以及光纖等介質(zhì)實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信TCP/IP協(xié)議目前覆蓋最廣、使用人數(shù)最多、接入設(shè)備最多、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化最好、應(yīng)用層開放網(wǎng)絡(luò)通信必須使用協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)從物理層到應(yīng)用層之前的協(xié)議TCP/IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)了五層協(xié)議。（1）物理層：對(duì)應(yīng) OSI 的物理層。（2）網(wǎng)絡(luò)接口層：類似于 OSI的數(shù)據(jù)鏈路層。（3）Internet 層：OSI 模型在 Internet 網(wǎng)使用前提出，未考慮網(wǎng)間連接。（4）傳

10、輸層：對(duì)應(yīng) OSI 的傳輸層。（5）應(yīng)用層：對(duì)應(yīng) OSI 的表示層和應(yīng)用層。TCPIP協(xié)議棧uIP是專門為8位和16位控制器設(shè)計(jì)的一個(gè)非常小的TCP/IP棧。完全用C編寫，因此可移植到各種不同的結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)上，一個(gè)編譯過的?？梢栽趲譑BROM或幾百字節(jié)RAM中運(yùn)行。uIP中還包括一個(gè)HTTP服務(wù)器作為服務(wù)內(nèi)容。LwIP是瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院開發(fā)的一套用于嵌入式系統(tǒng)的開放源代碼TCP/IP協(xié)議棧。LwIP的含義是Light Weight(輕型)IP協(xié)議，相對(duì)于uip。LwIP可以移植到操作系統(tǒng)上，也可以在無操作系統(tǒng)的情況下獨(dú)立運(yùn)行。LwIP TCP/IP實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)是在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上

11、減少對(duì)RAM的占用，一般它只需要幾十K的RAM和40K左右的ROM就可以運(yùn)行，這使LwIP協(xié)議棧適合在低端嵌入式系統(tǒng)中使用。LwIP的特性如下：支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的IP轉(zhuǎn)發(fā)，支持ICMP協(xié)議，包括實(shí)驗(yàn)性擴(kuò)展的的UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議），包括阻塞控制，RTT估算和快速恢復(fù)和快速轉(zhuǎn)發(fā)的TCP（傳輸控制協(xié)議），提供專門的內(nèi)部回調(diào)接口（Raw API）用于提高應(yīng)用程序性能，并提供了可選擇的Berkeley接口API。TCPIP協(xié)議棧uC/IP是由Guy Lancaster編寫的一套基于uC/OS且開放源碼的TCP/IP協(xié)議棧，亦可移植到其它操作系統(tǒng)，是一套完全免費(fèi)的、可供研究的TCP/IP協(xié)議棧，uC/

12、IP大部分源碼是從公開源碼BSD發(fā)布站點(diǎn)和KA9Q（一個(gè)基于DOS單任務(wù)環(huán)境運(yùn)行的TCP/IP協(xié)議棧）移植過來。uC/IP具有如下一些特點(diǎn)：帶身份驗(yàn)證和報(bào)頭壓縮支持的PPP協(xié)議，優(yōu)化的單一請(qǐng)求/回復(fù)交互過程，支持IP/TCP/UDP協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能較為強(qiáng)大，并可裁減。 UCIP協(xié)議棧被設(shè)計(jì)為一個(gè)帶最小化用戶接口及可應(yīng)用串行鏈路網(wǎng)絡(luò)模塊。根據(jù)采用CPU、編譯器和系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)協(xié)議的多少，協(xié)議棧需要的代碼容量空間在30-60KB之間。BSD棧歷史上是其他商業(yè)棧的起點(diǎn)，大多數(shù)專業(yè)TCP/IP棧（VxWorks內(nèi)嵌的TCP/IP棧）是BSD棧派生的。這是因?yàn)锽SD棧在BSD許可協(xié)議下提供了這些專業(yè)

13、棧的雛形，BSD許用證允許BSD棧以修改或未修改的形式結(jié)合這些專業(yè)棧的代碼而無須向創(chuàng)建者付版稅。同時(shí)， BSD也是許多TCP/IP協(xié)議中的創(chuàng)新（如廣域網(wǎng)中餓擁塞控制和避免）的開始點(diǎn)。電力線載波通信PLC（Powerline Communications)是以電力網(wǎng)為通信信道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。與其它通信方式相比，可大大節(jié)省通信網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用。擴(kuò)頻通信是信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信手段之一，具有窄帶通信所不具備的優(yōu)良性能，如抗干擾性強(qiáng)，誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)，目前載波通信的缺點(diǎn)是跨越電力變壓器比較困難。PLC通信頻段為：3KHz-9KHz - 電力公司專用頻段9KHz-95KHz - 電力公司和經(jīng)電力公司

14、許可的用戶使用的頻段95KHz-148.5KHz - 其它用戶使用的頻段 載波通信的傳輸速率是自動(dòng)抄表系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，也是載波通信技術(shù)水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。通信速率（波特率）和誤碼率是一對(duì)矛盾，波特率越高，誤碼率就越高，通信成功率就越低。因此波特率的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，實(shí)用速率為幾KB。電力貓專用數(shù)傳電臺(tái)利用無線數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行通信是目前常用的無線通信方式。無線電臺(tái)常采用頻率:315MHz、433MHz、826MHz進(jìn)行通信，通信速率一般為1.2K19.2Kbps，電臺(tái)天線架在離地面約30米以上時(shí)通信可覆蓋可傳輸20-50公里范圍，否則需通信中繼，這種通信方式受周圍環(huán)境建筑的影響極大。數(shù)傳電臺(tái)又分

15、模擬電臺(tái)和數(shù)字電臺(tái)。系統(tǒng)造價(jià)較高，日常維護(hù)工作量較大。無線遙控可以分為兩種類型：紅外遙控和無線電遙控。紅外遙控器（IR Remote Control）是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的遙控設(shè)備。無線遙控是無線電遙控（RF Remote Control），它是利用無線電信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。這些信號(hào)被遠(yuǎn)方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動(dòng)其它各種相應(yīng)的機(jī)械或者電子設(shè)備，去完成各種操作，如閉合電路、移動(dòng)手柄、開動(dòng)電機(jī)，之后再由這些機(jī)械進(jìn)行需要的操作。無線電遙控常用的載波頻率為315mHz或者433mHz，遙控器使用的是國(guó)家規(guī)定的開放頻段，在這一頻段內(nèi)，發(fā)射功

16、率小于10mW、覆蓋范圍小于100m。無線電遙控器與紅外遙控器的區(qū)別：紅外遙控和無線遙控是對(duì)不同的載波來說的，紅外遙控器是用紅外線來傳送控制信號(hào)的，它的特點(diǎn)是有方向性、不能有阻擋、距離一般不超過7米、不受電磁干擾，電視機(jī)遙控器就是紅外遙控器；無線電遙控器是用無線電波來傳送控制信號(hào)的，它的特點(diǎn)是無方向性、可以不“面對(duì)面”控制、距離遠(yuǎn)（可達(dá)數(shù)十米，甚至數(shù)公里）、容易受電磁干擾。無線數(shù)傳模塊 nRF24.L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件,工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM頻段。其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 m

17、A;接收時(shí)，工作電流只有12.3 mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便 CC2500工作頻率可達(dá)2.4GHz。在空曠傳輸距離大于50米。自帶PCB天線，無需再配天線！低電流損耗，發(fā)射電流11mA到21mA軟件可調(diào)，接收電流15mA.休眠電流小于20uA.帶無線喚醒（WOR）功能,可以通過無線方式喚醒您的單片機(jī)！ CC1101是一款低于1GHz高性能射頻收發(fā)器，設(shè)計(jì)旨在用于極低功耗RF應(yīng)用。其主要針對(duì)工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以及短距離無線通信設(shè)備(SRD)。CC1101可提供對(duì)數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)、空閑信道評(píng)估(CCA)、鏈路質(zhì)

18、量指示以及無線喚醒(WOR)的廣泛硬件支持。CC1101在代碼、封裝和外引腳方面均與CC1100兼容，可用于全球最為常用的開放式低于1GHz頻率的RF設(shè)計(jì)。 采用Silicon Labs EZRadioPRO系列ISM頻段無線芯片SI4432,在240-960 MHZ頻段下最大輸出功率可以達(dá)到+20DBm。通信距離可達(dá)1000m 。ZigbeeZigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決

19、方案。GSM(CDMA)公用網(wǎng)絡(luò) GSM(Global System for Mobile Communication)系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通訊體制中比較成熟、完善、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國(guó)的GSM通信網(wǎng)，是公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的主要方式。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶節(jié)省了昂貴建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。GSM無線通信是雙向通信，而且性能穩(wěn)定?，F(xiàn)階段利用GSM網(wǎng)絡(luò)的最主要有兩種數(shù)據(jù)通信方式：SMS和GPRS。 短消息業(yè)務(wù)(Short Message Service)是通過GSM網(wǎng)的控制信道

20、傳輸用戶分組信息的一種增值服務(wù)，經(jīng)短消息業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和前轉(zhuǎn)功能，每個(gè)短消息最大為140個(gè)字節(jié)。 通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS(General Packet Radio Service)是一種基于分組交換傳輸數(shù)據(jù)的高效率無線傳輸平臺(tái)。GPRS最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)170kb/s，對(duì)于GSM網(wǎng)現(xiàn)有電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(CSD)和短消息業(yè)務(wù)(SMS)來說，GPRS是一種補(bǔ)充而不是替代。GPRS可以根據(jù)用戶需要靈活地動(dòng)態(tài)分配無線資源，從而實(shí)現(xiàn)多用戶共享信道，提高頻率利用率以及時(shí)時(shí)在線等，同時(shí)計(jì)費(fèi)也將由傳統(tǒng)的按時(shí)方式改為根據(jù)用戶數(shù)據(jù)的傳輸量來計(jì)費(fèi)（3分/KB）或包月。 GPRS目前還大量用于電力負(fù)

21、荷控制或遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中。通信協(xié)議的設(shè)計(jì)(1) 在PC讀數(shù)據(jù)時(shí) 遵循 讀命令 等數(shù)據(jù) 報(bào)告 即PC下達(dá)一命令 等待接收數(shù)據(jù) 再據(jù)所接收數(shù)據(jù)的正誤向應(yīng)用程序報(bào)告此命令的執(zhí)行情況 (2) 在PC寫數(shù)據(jù)時(shí) 遵循 寫命令 等回應(yīng) 報(bào)告 即PC下達(dá)一寫命令 此時(shí)所要寫的數(shù)據(jù)含于此命令中 等待單片機(jī)發(fā)來的 已正確接收 的回應(yīng)信號(hào) 并向應(yīng)用程序報(bào)告此命令執(zhí)行完畢 (3) 如果在轉(zhuǎn)輸過程中 其間PC或MCU所接收任何一幀信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí) 均會(huì)向?qū)Ψ桨l(fā)送重發(fā)此幀信號(hào)的請(qǐng)求 如果連續(xù)三次轉(zhuǎn)輸失敗 則退出通信 并向應(yīng)用程序報(bào)告 信號(hào)幀分類(1) 讀命令幀 當(dāng)PC讀數(shù)據(jù)時(shí) PC向MCU發(fā)送的命令信號(hào) (2) 寫命令幀 當(dāng)

22、PC寫數(shù)據(jù)時(shí) PC向MCU發(fā)送的命令信號(hào)內(nèi)含所要寫的數(shù)據(jù) (3) 數(shù)據(jù)幀 當(dāng)PC讀數(shù)據(jù)時(shí) MCU向PC發(fā)送的內(nèi)含數(shù)據(jù)信息的信號(hào) (4) 正回應(yīng)幀 當(dāng)PC寫數(shù)據(jù)時(shí) MCU向PC報(bào)告數(shù)據(jù)已正確接收的信號(hào) (5) 重發(fā)命令幀 當(dāng)PC讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)MCU所接收的信號(hào)幀讀/寫命令幀 有誤時(shí) 向PC發(fā)出的請(qǐng)求重發(fā)信號(hào) (6) 放棄命令幀 當(dāng)PC讀/寫數(shù)據(jù)時(shí) 出現(xiàn)了使程序無法正常執(zhí)行時(shí) PC或MCU向?qū)Ψ桨l(fā)出的退出通信的通知信號(hào) 信號(hào)幀格式幀頭標(biāo)志(1 Byte) 表示此數(shù)據(jù)包屬于本串口通信協(xié)議 并為是否接收此包數(shù)據(jù)的標(biāo)志 幀類型 1Byte 所用信號(hào)幀的識(shí)別標(biāo)志 即1.2.1 信號(hào)幀分類 中的各類型信號(hào)的標(biāo)

23、志字節(jié) 器件地址 1Byte PC所要訪問的外部器件的地址 即是哪一個(gè)外部器件 起始地址 2Byte PC所要訪問的器件的存貯器起始地址 長(zhǎng)度 1Byte 一次命令所轉(zhuǎn)輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度 校驗(yàn)和 1Byte 此幀信號(hào)的校驗(yàn)字節(jié) 為異或校驗(yàn) 幀尾標(biāo)志 1Byte 此幀信號(hào)的結(jié)束標(biāo)志 其他指令幀00H 執(zhí)行PC命令 發(fā)放棄幀回應(yīng) 被動(dòng)退出通訊 01H MCU方寫入芯片發(fā)生錯(cuò)誤 主動(dòng)通知PC退出通訊 二、水質(zhì)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程遙測(cè)1、項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)變送器和控制室無線通信距離：20km；無光照時(shí)，后備電池持續(xù)工作時(shí)間：100h；溫度檢測(cè)范圍：-5-+45 精度1%；PH值檢測(cè)范圍：0-14.0 PH 精度2%；

24、溶氧值檢測(cè)范圍：0-25.0 mg/l 精度2%；電導(dǎo)值檢測(cè)范圍：0-2000S/cm 精度2%；可由鍵盤任意設(shè)定水質(zhì)參數(shù)上、下限值，越限報(bào)警；各網(wǎng)箱內(nèi)水質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)連續(xù)顯示；可任意設(shè)定水質(zhì)參數(shù)采樣周期及無線通信周期；水質(zhì)參數(shù)時(shí)、日、周、月變化曲線和報(bào)表自動(dòng)生成，并可由PC機(jī)顯示和打??；2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A、通過PC機(jī)，完成系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)定。B、向各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)RTU發(fā)送開、關(guān)水質(zhì)傳感器控制命令，另一方面接收各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)RTU上傳的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息。C、接收現(xiàn)場(chǎng)RTU的各種報(bào)警信息，并提醒用戶。D、水質(zhì)參數(shù)時(shí)、日、周、月變化曲線和報(bào)表自動(dòng)生成，并可由PC機(jī)顯示和打印。3、監(jiān)控中心任務(wù)A、通過人機(jī)交互設(shè)備，完成RT

25、U現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)（RTU地址，水質(zhì)參數(shù)采集間隔時(shí)間等）的設(shè)置，并且動(dòng)態(tài)顯示RTU現(xiàn)場(chǎng)的各種信息。B、完成RTU現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（溫度、電導(dǎo)、溶氧、PH值等）的采集、分析、處理，并通過GPRS定時(shí)向監(jiān)控中心上傳數(shù)據(jù)。C、接收來自監(jiān)控中心的操作命令，完成開關(guān)水質(zhì)傳感器控制，并且上傳警告信息。4、現(xiàn)場(chǎng)RTU任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)RTU結(jié)構(gòu)圖A、SIM100 是SIMCOM 公司生產(chǎn) 的GSM/GPRS雙頻模塊，該模塊主要為語音傳輸、短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無線接口，應(yīng)用領(lǐng)域如移動(dòng)電話、PDA、無線抄表系統(tǒng)；B、發(fā)射功率：Class 4 (2W)/(EGSM), Class 1(1W)/(1800MHz)；C、正常工作電壓范圍為 +

26、3.3V +4.6V 直流，待機(jī)電流為 4 mA； D、工作溫度：-35+75。4.1 GSM模塊介紹SIM100模塊接口4.2 MCU選擇考慮到傳感器數(shù)據(jù)采集和GSM模塊數(shù)據(jù)需要兩個(gè)UART口故選用ATMEL公司MEGA64單片機(jī)。 水質(zhì)傳感器的性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)起到?jīng)Q定性的作用，因此需要根據(jù)不同的水體、測(cè)量的水體深度、工作環(huán)境的溫度以及可測(cè)量參數(shù)的數(shù)量和精度等要求選擇合適的水質(zhì)傳感器； 系統(tǒng)采用美國(guó)金泉(YSI)公司生產(chǎn)的YSI 600R型集成探頭水質(zhì)傳感器，600R型是一個(gè)用于地表水和地下水水質(zhì)測(cè)試的小巧配置，可同時(shí)測(cè)試8個(gè)參數(shù)。該集成探頭可以直接輸出模擬電壓信號(hào)，也可以輸出數(shù)字信

27、號(hào)，通過RS-232接口或SDI-12接口和主機(jī)通信，使用相當(dāng)?shù)姆奖恪?.3 水質(zhì)傳感器600R型集成探頭水質(zhì)傳感器主要技術(shù)參數(shù)：A、水溫（-5+70 0.15）B、溶氧（050mg/l 2%）C、電導(dǎo)率（0100ms/cm 0.5%）D、酸堿度（014 0.2）E、氨氮值（0200mg/l 10%）F、透明度（01000NTU 2%）等。 水質(zhì)傳感器和單片機(jī)通訊的接口電路 水質(zhì)傳感器采用標(biāo)準(zhǔn) RS-232 EIA電平（12V），而MCU為5VTTL電平，因此用泵電容完成電平轉(zhuǎn)換。4.4 太陽能直流供電系統(tǒng) 考慮到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)站點(diǎn)處在近海、湖泊等野外水體中，架設(shè)有線電源不太方便并且成本較高，因此采

28、用太陽能供電系統(tǒng)是較合理的選擇。 太陽能電板電壓經(jīng)過DC/DC轉(zhuǎn)換電路，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定的RTU供電電源，同時(shí)給鋰離子充電電池充電備用。 系統(tǒng)采用+4.2V和+12.0V混合供電。太陽能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DC/DC 變換器及鋰電池充電電路(主要為MCU)4.2/12V升壓電路(主要為水質(zhì)傳感器提供12V電源)5、通信協(xié)議設(shè)計(jì)5.1 基于GPRS的無線通信協(xié)議作用 初始化GPRS 模塊，使之附著在GPRS網(wǎng)上，獲得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商動(dòng)態(tài)分配的IP地址，并與中央控制中心的終端或服務(wù)器建立連接；向GPRS終端發(fā)送用戶制定的數(shù)據(jù)包或接收來自GPRS終端的數(shù)據(jù)包；當(dāng)GPRS終端空閑的時(shí)候，現(xiàn)場(chǎng)RTU終端按照一定的時(shí)間間隔發(fā)送命令數(shù)據(jù)包以保持網(wǎng)路連通；(3分鐘內(nèi)必須發(fā)一次)按照用戶制定的數(shù)據(jù)包格式，將現(xiàn)場(chǎng)RTU終端采集到的各參數(shù)打包處理以備傳輸。5.2 通信協(xié)議軟件流程圖 5.3 通信協(xié)議介紹1.數(shù)據(jù)幀格式： 2.數(shù)據(jù)幀各段代碼介紹如下： 認(rèn)證碼A