1 引言 在許多實時監測系統中，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測系統必須解決的問題。在監測現場，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機通過串口發送令牌到遠端單元，遠端單元收到自己的令牌后發送數據到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機發送的信息為固定4個字節。第1個字節和第2個字節分別為起始標志符和遠端單元的具體地址號，第3個字節表示發送的是令牌還是命令，第4個字節為結束標志符。
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。此單元開始發送信息，發送的信息共158個字節。第1個字節和第2個字節分別表示起始標志符和命令符，第3個字節表示數據個數，第4個到第157個字節表示采集的測試數據，第158個字節表示結束標志符。如果地址不符，則將令牌轉發到下一單元〔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機始終在循環發送令牌，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機停止發送令牌并處于接收數據狀態，等到接收數據完畢并檢驗數據合格后發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，繼續執行其他操作。這樣可保證遠端單元把數據準確地發送到上位機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，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送令牌以及接收遠端單片機的回執信息，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發送。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測，其通訊網絡部分運行平穩，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測控和數據采集等領域中。