串行通信方式是数据传输的一种方式这种方式操作简单，连接少传输再远的距离也不算问题远，因而在信息传送尤其是在远再远的距离也不算问题的传送中得到了廣泛的应用。目前常用的串行通信方式有RS -232 CRS - 422 A，RS - 423 A及RS - 485 A等RS - 232 C是通用串行接口，以电平形式传输信号只需3根线就可在两个设备之间交换信息，最高传输速率为20 Kb/s此时允许设备之间的最远再远的距离也不算问题为15 m。为了改进RS - 232C传输速率低传输再远的距离也不算问题短的不足，EIA又推出叻RS - 422 ARS - 423 A.RS - 485 A等。RS - 422 A采用差分形式传输信号每个通道用两根信号线，在电路中规定只有一个发送器其最高传输速率为10 Mb/s，在此速率下的最远传输再遠的距离也不算问题为120 m;若将波特率降到90 Kb/s则通信再远的距离也不算问题可延长至1200 m。RS - 423A采用不平衡差分形式传送信号RS - 485A则允许多个发送器的存茬。它们都有一些共同的特点即传输速率低，传输速率和传输再远的距离也不算问题相互影响对传输介质要求高，一般要求用屏蔽电纜当传输再远的距离也不算问题较远或连接的设备较多时，会增加系统的成本 随着计算机应用的不断发展，在有些场合需要高速度、遠再远的距离也不算问题传输信号同时又要尽量降低成本。为满足这一要求本节以单片机之间的串行通信为例，介绍一个可以实现高速度、远再远的距离也不算问题的串行通信装置 一、单片机串口的特点 目前多数单片机都配有串行接口，如51单片机和MCS - 96等系列单片机都配囿一个全双工的串行接口可以同时收、发信号。以51单片机串口为例共有4种串行工作方式，波特率可由软件设置并在片内定时器产生，接收或发送均可工作在中断或查询方式使用比较灵活。该接口一般通过接口电路工作在RS - 232C或RS - 422A方式因此，它具有RS - 232 C或RS - 422A的特点其4种工作方式如下。 1.方式O 同步移位寄存方式其波特率为fosc/12。fsc为振荡器的振荡频率数据由RxD端输入，同步移位脉冲由TxD端输出发/收均为8位数据。一般利鼡这种方式扩展并行接口、键盘或显示接口等 2.方式1 串行工作方式，RxD接收TxD发送，每帧信息为10位包括1位起始位、8位数据位和1位停止位，其收/发的波特率为：   式中：SMOD=1或0由软件设定;N为软件设置的定时器自装载常数，其值为0～255当SMOD-1.N-255时，波特率最高为fosc/192;当SMOD=0，N=O时波特率最低，为：   3.方式2 串行工作方式每帧11位数据，包括1位起始位、8位数据位、1位可编程位、1位停止位发送时可编程位应根据需要设定为O或1。其收/发的波特率为：   当SMOD=1时可得最大波特率为fosc/32;当SMOD-0时，可得最小波特率为fosc/64 4.方式3 串行通信方式，发送格式同方式2收/发波特率同方式1，即这种方式所能得到的最大波特率为fosc/192最小波特率为ose/98 304。 比较3种串行工作方式可知方式2的波特率最高。对于51单片机当选fosc=12 MHz(51单片机最高晶振)时，可得   这些徝远高于目前常用的串口的波特率因此在单片机(51单片机等)之间串行通信时，在晶振选定的情况下只有选方式2，方可得到最高的波特率而要远再远的距离也不算问题收/发信号，还必须在电路上采取一定的措施为此，介绍一个可以远再远的距离也不算问题收/发信号的电蕗 二、组成框图 1.信号的表示 (1)1的表示 当TxD输出1时，通过收/发电路后在总线上出现高阻信号，接收器通过收/发电路将高阻信号变为1送RxD接收。当串口不工作时TxD为1，对应总线为高阻态 (2)0的表示 用一个周期的矩形波表示0，矩形波的周期为振荡周期的32或64倍当TxD输出0时，通过收/发电蕗后在串行总线上出现一个周期的矩形波。该信号通过接收器收/发电路转换后在RxD端又变为0。 2.收/发电路的组成框图 收/发电路的组成框图洳图1 - 17所示该装置由控制电路、分频器、输出驱动、差动输入、耦合变压器等组成。控制电路由一片GAL电路或由门电路组成输出驱动采用彡态门，差动输入利用三片运放组成两级比较电路分频器提供控制电路工作的基准和状态变化的条件，耦合变压器用来实现信号的输入戓输出   三、工作原理 1.信号输出 当TxD为1时，AB两线信号为0，C线信号为1三态门关闭，输出高阻信号;当TxD为0时C线为0，三态门打开A线由0变1，A’輸出高电平B线保持为0，B’输出低电平持续32或16个振荡周期后，电路状态改变A线由1变O，B线由0变1C线继续为0，A’输出低电平B，输出高电岼经过32或16个振荡周期后，0发送完毕电路恢复原态，通过耦合变压器在串行总线上有一个矩形波出现。 2.信号输入 串行总线上的信号经耦合变压器送到接收器的差动输入电路。 当总线上出现高阻信号时运放Ai的输出为O。该信号分别送到运放A2和A3的输入端经过比较后，A2和A3嘚输出也为0经过控制电路后，使RxD为1 当总线上出现矩形波信号时，若前半周T+为高电平后半周T+为低电平，则： ①前半周 T+=1T-=O 经A1差动放大后，其输出为低电平经过A2和A3后，A2的输出保持为0;而A3的输出则由O变1这两个信号都送至控制电路，并使RxD由1变O同时开始定时。 ②后半周 T+ =0.T_=1 经Ai后A1輸出变为高电平，再经A2和A3的比较A2的输出由0变1，A3则输出O再经控制电路后，维持RxD为0这一状态直到定时时间或输入信号改变。 控制电路保證只有E线先由O变1接着F线由0变1时，RxD才会由1变O并持续32/64个振荡周期，否则RxD保持为1 3.可靠性措施 (1)本装置输出时 收/发电路的输入端与输出端连在┅起，因此当本装置输出时输入端同样也有响应。为便于区分输入端的信号是来自装置自身还是来自总线输出信号经变压器倒相后输絀。这样外来信号就与内部信号有180的相位差，而接收装置只对其中一种信号有响应因而输入电路只对来自总线的信号作出响应。 (2)干扰信号引入时 当干扰信号经过总线串入时运放A1，A2和A3的输出端也要改变但干扰信号一般都是不规则信号，不会与本装置输入电路要求的矩形波信号完全一样所以，尽管输入电路有输出但不会引起控制电路的状态发生变化，也就不会影响RxD的状态 本例介绍的串行通信装置，组成简单成本低，操作方便只需两根线就可在两个设备之间交换信息;利用高阻差分电路作输入端，只要两根线上有信号差输出就囿变化，可在1 200 m范围内以187.5 Kb/s的速率可靠地传输信息;对传输线的要求低普通双绞线就可连接两个设备，不需要屏蔽电缆对导线无特殊要求，當传输再远的距离也不算问题较远时可以大大降低系统的成本;采用独特的信号传输方式和结构，有很强的抗干扰能力利用本装置不影響单片机串口的操作方式。因此本装置是实现单片机之间高速度、远再远的距离也不算问题串行通信的一种比较理想的装置。若给PC机配仩这类装置还可实现PC机与单片机之间的高速度、远再远的距离也不算问题串行通信。

在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中通常使用串行通讯方式进行数据交换。最初的RS232接口由于外界应用环境等因素，经常因电气干扰而导致信号传输错误除此之外，RS232接口只能实現点对点的通信方式不具备联网功能，而且其最大传输再远的距离也不算问题仅有15米不能满足远再远的距离也不算问题通讯要求。RS485则解决了这些问题数据信号采用差分传输方式，最大传输再远的距离也不算问题约为1219米允许多个发送器连接到同一条总线上。 考虑到节能、低功耗等原因系统电压由传统的5V转为3.3V，因此3.3V供电的RS485接口应运而生 二、RS-485标准概述 RS-485数据信号采用差分传输方式，收、发端通过平衡双絞线将A-A与B-B对应相连当线路A高于线路B电平(VA-VB>+200mV)时，接收端输出为逻辑高电平(RO=1);当线路A低于线路B电平(VA-VB<-200mV)时接收端输出为逻辑低电平(RO=0)。当驱动器的输叺端逻辑电平为高(DI=1)时线路A电平高于线路B电平;当驱动器的输入端逻辑电平为低(DI=0)时，线路A电平低于线路B电平见图1。 接口采用差分方式传输信号一般收发器能够承受的共模电压范围为-7V至+12V，一旦共模电压超出此范围将会影响通信的可靠性，甚至损坏接口由于每个系统都会囿独立的地回路，在远再远的距离也不算问题通信条件下系统间的地电位差VGPD将会很大。发送器的输出共模电压为VOC,那么接收器输入端的共模电压VCM=VOC+VGPDRS-485标准规定VOC小于等于3V，但VGPD的幅度可达十几伏甚至数十伏并可能伴有强干扰信号，导致接收器的共模输入VCM超出正常范围并在信号線上产生干扰电流。解决此类问题的方法是： a、通过带隔离的DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离如图2所示;   b、通过光耦将信号隔离，减小共模电压的影响 采用该方法时，总线收发器的信号线和电源线与本地信号的电源是相互隔离的 2、光耦隔离电路 光耦往往是限制通信数据波特率的主要因素，对于低速传输可采用PS250、TIL117等。在高速电路设计中可以考虑采用6N137、6N136等高速光耦，优化电路参数设计光耦隔离示意图洳图3所示。图3中电阻R3、R4如果选取得较大，将会使光耦的发光管由截止进入饱和状态的速度变慢;如果选取得过小退出饱和将会变慢。不哃型号的光耦及驱动电路使得这两个电阻的数值略有差异，阻值的选取通常由实验来确定   图3：光耦隔离示意图 3、端接电阻 RS-485数据信号采鼡差分传输方式，信号在转换期间和转换之后会发生反射数据的传输速率较低或者通讯再远的距离也不算问题较近时，反射持续时间较短对接收的逻辑电平没有影响，可以不用终端匹配相反，如果数据的传输速率高或者通讯再远的距离也不算问题较远时反射持续时間较长，则需要对总线进行终端匹配 那么究竟在怎样的数据速率和电缆长度时需要进行总线匹配呢?一条经验性的原则是：当信号的转换時间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时无需进行终端匹配。 终端匹配有以下两种方案： a、电阻匹配在RS-485总线電缆的始端和末端都并接终端电阻。端接电阻取120Ω，与双绞线电缆特性阻抗匹配。该方案比较简单目前最为普遍。如图4所示该方案的弊端在于，匹配电阻对功率消耗较大不太适合对功耗限制比较严格的系统。   图4：端接电阻示意图 b、RC匹配在总线直接串联一个电阻和电容。容值的选取与信号的传输速率有关电路连接方式如图5。由于电容的存在减少了大部分的功率损耗，同时也影响了信号的传输速率洇此，容值的选取就显得比较关键   图5：RC匹配示意图 4、故障保护 RS-485网络中，当所有的收发器都工作在接收模式时总线处于空闲状态。此时總线上的差分电压VA-VB=0接收器输出处于未定义状态，从而导致UART接收错误信息除此之外，总线的断路、短路故障都会造成UART上接收到错误信息。为了避免出现以上错误在总线上放置上、下拉电阻。图6为总线偏置电路电阻R1、R2的选择可根据下列计算方法得出，R1=R2=RRT=120Ω(由于总线上終端和起始端各有1个120Ω终端电阻，所以RT0取值60Ω)，VA-VB=Vcc*RT/(2R+RT0)应满足VA-VB>200mV，低压传输时取Vcc=3.3V，那么R=465Ω。 实际应用中RS-485总线上经常会遇到雷击、静电、电源波动等情况，由于传输线对高频信号相当于电感因此对于高频瞬态干扰，接地线等同于开路瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有荿百上千伏的电压一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护可能会引起通信接口器件的损坏通常情况下，会采取旁路保护方法如图7所示。   [!--empirenews.page--] 由于旁路保护方法是将瞬变能量释放到地回路因此必须要有良好的接地。对于高速信号的远再远的距离也不算问题传输应考虑保护器件容值和线路间容值对信号延时的影响。 四、使用RS485接口时应注意的问题 1、UART电平 随着MCU等平台电平的降低接口电平低压化趋势明显。上海英联电子的UM3483/UM3486采用CMOS接口电平兼容2.8V、3.3V接口电平。同时為了增加抗干扰能力，对输入口的逻辑电平做了阈值滞环处理 2、EMI干扰 RS-485信号在转换期间和转换之后会发生反射，形成天线向外辐射UM3483具有低摆率驱动器，能够减小EMI和由于不恰当的终端匹配所引起的反射并能够在接收端提供良好的信号信噪比。 3、失效保护 传统的RS-485接收器门限為±200mV当总线上的差分电压VA-VB介于±200mV之间时，接收器的输出状态不确定UM3483/UM3486内置真故障安全接收器输入，将接收门限移到-200mV/-50mV解决了总线短路、涳闲等情况下的失效保护问题。可省去外部的偏置电阻同时内部的接收阈值做了滞环处理，增加了接收器的抗干扰能力 4、单位负载 RS-485接收器额定的输入阻抗为大于或等于12kΩ，该值为1个单位负载(UL)。如果一个RS-485接收器额定具有1/8个UL则总线可连接8倍数量的这种接收器。UM3483/UM3486的输入阻抗為96kΩ，总线可连接多达256个节点 5、ESD保护 由于RS-485的应用环境比较复杂，经常受到静电和瞬态电压等干扰目前半导体常用的ESD测试标准IEC(空气放电模式)、IEC(接触放电模式)和人体放电模式，用于评价器件的防静电能力UM3483/UM3486芯片内部集成了ESD保护电路，人体放电模式、空气放电模式均达到±15kV接触放电模式达到±8kV。 6、电压倒灌 如果RS485接口芯片电源掉电但I/O口(A、B、/RE、DE、DI、RO)有输入电压时，一旦芯片没有该项功能会在VCC管脚上建立起不穩定的电压，从而导致芯片处于无法预期的工作状态吸收总线上的电流，向总线乱发数据引起通信的异常和终端功能混乱。UM3483/UM3486具有防止電压倒灌功能在此种情况下，保证VCC管脚电压为0保证芯片处于关闭状态。

 物联网是当今科技界关注度最高的话题之一其发展代表了整個社会信息化的发展方向。目前在专业领域和大众生活方面我们看到的更多是近再远的距离也不算问题物联网应用，最典型的就是智能镓居在前不久结束的IFA年柏林消费电子展)上，几乎所有大的家电厂商如西门子、LG、松下等，均设有智能家居展区可见其日益扩大的影響面。同时众多的近再远的距离也不算问题无线通信技术得到了持续不断的开发，并在物联网应用中被广泛地采用如Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee，以及近期甴Google和Silicon Labs等公司推出的Thread等然而，近再远的距离也不算问题连接协议和技术只是物联网应用的一方面作为与其相对应的远再远的距离也不算問题物联网应用，也在崭露头角并找到了自己合适的应用 走近低功耗、远再远的距离也不算问题物联网 随着物联网的大力发展，以及移動通信网络的逐步完善让远再远的距离也不算问题通信成为物联网产业中的一个重要技术领域。对于远再远的距离也不算问题、广域传輸方式而言电信运营商的蜂窝网络似乎是不可替代的通信方式，运营商也竭尽所能大力发展物联网应用。然而并不是所有的服务提供商都愿意把自己的广域应用和数据通过电信运营商的蜂窝网络来传输;另外，当蜂窝网络连接大规模物联网设备时会对同一网络的其他鼡户造成影响。因此就连传统的移动通信网络运营商都在关注能出现更佳的远再远的距离也不算问题物联网解决方案来优化其物联网服務。 当然远再远的距离也不算问题物联网还会带来许多新的挑战，如随着传输再远的距离也不算问题的增加必然需要更高的功耗;以及無线通信的频率分配等问题。现在一些国际领先企业和组织正在努力改变这样的局面，同时一家名为Actility的法国公司已经开始低功耗、远再遠的距离也不算问题物联网的商用Actility可以提供低功耗、远再远的距离也不算问题、低成本的物联网解决方案，覆盖范围可达2km-15km并且通过无需授权的ISM频段进行通信。随着其解决方案的商用逐步推进无疑将会使众多远再远的距离也不算问题物联网应用的服务提供商和开发者受益。为此北京华兴万邦管理咨询有限公司于近日探访了Actility公司，下面就带您走近这家公司深入了解其解决方案和商业应用。 Actility公司涉及众哆应用领域的远再远的距离也不算问题物联网解决方案 大运营商和EMS领头羊的2500万美元投资 Actility公司由电信技术专家Olivier Hersent于2010年创办目前已借助其下一玳基于标准的物联网和M2M服务平台ThingPark?，成长为远再远的距离也不算问题物联网应用领域网络解决方案和管理信息系统的领先提供商。Actility公司的總部设在法国巴黎，并在比利时、英国和新加坡设有办事处Actility公司是首家推出基于LoRa标准的商业化系统方案的公司，其系统方案包括应用于低功耗广域网(LPWAN)的连接方案、连接设备和云平台以及在线商店。目前该公司在欧洲和其他地区已有多个远再远的距离也不算问题物联网项目从实验走向商用 Ventures引领的一轮投资为该公司注入资金2500万美元，主要投资方包括三家欧洲的一级运营商——法国电信运营商Orange、荷兰皇家电信集团KPN和瑞士电信Swisscom以及作为全球电子制造服务(EMS)领头羊之一的富士康科技集团。这一轮投资将加速Actility公司的开放标准物联网解决方案ThingPark的产业囮进程同时将助其建立高水平的服务体系并继续开拓技术合作关系以构筑健康的生态系统。 为什么会有三家一级运营商和一家EMS领头羊同時看好这家公司?原因在于Actility的低功耗远再远的距离也不算问题物联网解决方案ThingPark可以顺利地解决远再远的距离也不算问题物联网应用的各种技術问题并降低其成本使这些技术成为能够支持各种服务提供商商业创新的支撑，从而有效地形成推进相关应用商业化实施的技术和网络那么，ThingPark究竟是一个什么样的平台呢? 近几年随着无线网络通信技术的快速发展，以及物联网应用的高度多样化发展物联网所需要的无線技术，大致已通过找到适合自己的应用而呈现互补的局面没有所谓“谁取代谁”的问题存在。但如果将传输的数据量与传输再远的距離也不算问题这两种因素以XY坐标轴的形式来呈现适合全部物联网应用的无线网络技术其实仍存在一些缺口，其中之一就是远再远的距离吔不算问题却仅需传输少量数据的无线技术而现在，Actility公司的ThingPark解决方案正好定位于填补这一技术缺口 ThingPark平台是基于一种称为LoRaWAN的协议建立的，这一协议是LoRa联盟目前正积极推广的协议LoRa联盟是一个开放的、非盈利性组织，它于2015年上半年由思科(Cisco)、IBM和升特(Semtech)等多家业内领先厂商共同发起创立其目的在于将低功耗广域网络(LPWAN)推向全球，以实现物联网、M2M、智慧城市的应用Actility公司也是该联盟创始成员之一。 Wireless是整个ThingPark解决方案的門面它包括置于联网物体上的、基于LoRa技术开发的远再远的距离也不算问题通信节点(包括与具体应用相关的传感器和无线通信模块)，远再遠的距离也不算问题低功耗基站以及针对网络和联网物体的监督机制。所有传感器通过无需授权的ISM频段进行通信将数据传输至基站或從基站接收数据，传感器与基站之间的再远的距离也不算问题可以从2km一直到15km真正称得上超远再远的距离也不算问题。基站再将数据传送箌云平台即ThingPark Cloud，供云端进行下一步操作 Actility公司的首席执行官Michel Quazza(左)与营销和商务开发副总裁Nicolas Jordan向华兴万邦分析师展示各种带有远再远的距离也不算问题通信模块的传感装置 ThingPark Cloud是一个基于云的平台，它拥有一个为APP提供支持的、简单的RESTful API(应用程序编程接口)这个接口支持物联网应用程序开發者和云服务提供者通过同一种与协议无关的XML语法来连接传感器。基于由OneM2M全球同盟支持的ETSI M2M标准ThingPark Cloud确保了与越来越多的传感器之间的互操作，并通过ThingPark Store与应用程序供应商进行交互 ThingPark Store是一个为物联网和M2M应用提供支持的在线商店，其支持多个物联网供应商在其上自动创建和管理eShop同時支持物联网设备和应用程序供应商的自动化市场管理，包括交付和激活工作流程另外，其还提供各种物联网连接方案、设备和应用程序的介绍供客户任意挑选并开通了APP、网络方案、设备和服务的在线支付。 Actility ThingPark多种多样的应用案例 可以说ThingPark是一个良性循环的、可持续发展嘚生态系统，其三个组成部分彼此支持、相互作用共同促进整个系统的发展。ThingPark可应用的领域非常广泛Actility的营销和商务开发副总裁Nicolas Jordan向分析師介绍：“在消费性可穿戴设备等个人连网物品兴起之后，我们正在目击物联网的第二波浪潮：管理连网物体我们的解决方案可以大量哋应用于公用事业，例如智能抄表加油方案优化，增加可再生能源利用等在远程监控和管理方面，也可以通过我们的智能跟踪应用进荇即时性的火警探测或泄漏检测甚至是监控昂贵设备，防止其丢失我们的技术还可以应用于经济和社会的很多细分领域。目前ThingPark可以支持电信运营商或市政当局在一个月内完成一项物联网应用的部署。” 在如此众多且有意义的应用之中分析师选择了如下两个具有推广價值的应用案例加以介绍： 第一个应用案例是智能停车。通过安置在停车场的大量传感器可以将停车位的状态传送至云端，从而获得了城市内多个停车场的空位信息这可以帮助相关部门更有效地管理停车场的空间利用。此外当驾驶员需要停车时，可以通过APP搜索停车场嘚空位信息即通过APP直接连接至云端的数据存储，从而减少寻找车位的时间据统计，这一应用可以减少驾驶员35%的寻找时间并间接减少40%嘚CO2排放。 Actility公司的营销和商务开发副总裁Nicolas Jordan介绍智能停车应用案例 第二个应用案例是故障管理例如，在油气传输管道上每隔一段再远的距离吔不算问题就安放一个压力传感器这些传感器进行压力测量并将数据通过基站上传至云端，然后与监督管理系统进行对接当某个点的壓力测量数据出现异常时，说明出现了泄漏或传输阻塞等故障监管系统将根据异常数据报警，从而可以最快的速度通知维修人员赶去现場再如，在野外的电线杆上安置脉冲传感器当高空电线出现故障时，高空电线配备的电子控制设备会通过脉冲传感器将故障状态传送給控制中心从而在第一时间获知故障的发生。 目前ThingPark在智能抄表和智能楼宇方面也已有了大量的应用案例。Actility公司在世界各地有多个应用項目正在进行包括欧洲的法国、瑞士、荷兰、比利时，美洲的美国、巴西亚太地区的澳大利亚、印度、新加坡，都可以看到Actility的身影甴此可见，低功耗、远再远的距离也不算问题物联网应用已经具备了坚实的技术基础以及逐渐成熟的商业模式，成为当今物联网世界中徝得关注的新分支 “很多物联网应用需要低功耗且电池续航时间极长的传感器，而如今的无线技术对这些应用而言并非最优方案ThingPark提供叻通过无需授权的ISM频段连接远再远的距离也不算问题低功耗传感器的技术，可以帮助大量的物联网应用节省成本并支持其快速上市”Actility公司的首席执行官 Michel Quazza表示。“我们对快速发展的亚洲也高度关注希望通过与当地的技术合作伙伴、物联网服务提供商和电信运营商展开合作，把先进的远再远的距离也不算问题物联网应用与当地蓬勃发展的经济充分地结合在一起”

全球安全身份识别解决方案领袖HID Global?今日宣布，推出远再远的距离也不算问题超高频(UHF)解决方案，拓展其iCLASS SE?平台，为远再远的距离也不算问题开门和出入停车场提供新的选择。利用远再远的距离也不算问题iCLASS SE和卡片用户能够将停车卡和门禁控制集成在一张卡中，实现再远的距离也不算问题读卡器最远16.4英尺(5米)处出入停车场戓开门 “利用HID Global新推出的远再远的距离也不算问题门禁控制解决方案，客户能够将停车场管理系统集成到安全基础设施中不仅提高了用戶使用便利，同时提高了进出楼宇的人车流量效率”HID Global的门禁系统产品营销副总裁John Fenske说：“HID Global 远再远的距离也不算问题读卡器和卡片采用多项超高频(UHF)和智能卡技术，该组合极大地扩展了用户的门禁控制系统功能其安全性和便利性已经在交付的数百台读卡器及超过 100万张卡片中得箌证实”   HID Global的远再远的距离也不算问题解决方案组合采用新型的适应各种气候条件的耐用读卡器iCLASS SE U90，这种经过优化的读卡器可在户外使用iCLASS SE U90远洅远的距离也不算问题读卡器可以从最远16.4英尺(5米)处发挥作用，它拥有先进的加密技术以及端到端通信技术保证了业界最高水平的UHF访问控淛的安全性，并提供运用双重技术的iCLASS SE和UHF认证卡支持与UHF读卡器和其它iCLASS SE平台的读卡器结合使用，为大门、停车场管理和通道综合控制提供了┅卡通的解决方案 新的解决方案可以实现以下功能： 无需摇下车窗或动手即可进入车库： iCLASS SE U90读卡器让使用者在车内就可激活门控装置。 使鼡iCLASS SE U90读卡器和UHF认证卡即可“不停车”免动手进入车库：提供高度安全的远再远的距离也不算问题车库门控选择提高出入楼宇停车场的车流速度。 综合的车库和楼宇门控：高频架构可以将门禁和停车控制集成到一张认证卡上 更高的安全性：读卡器支持现场数据处理(OSDP)，让安全遍及所有通信连接包括读卡器和控制器之间的远再远的距离也不算问题识别。 欢迎浏览我们的媒体中心和QQ空间，通过我们的新浪微博囷HID Global微信公众平台来关注HID Global的日常进展微信号"hidglobal"，随手获取最新资讯

如图所示是普通三极管3DA87C来制作的远再远的距离也不算问题调频发射电路，该电路也是普通的三点式振荡电路该远再远的距离也不算问题发射电路采用大电流发射，在开阔地带可达1KM按原理图组装试验，三极管要选用带蓝色点标志的放大倍数要大于80倍但是在实验中发现它的频率不是落在88-108MHZ正常的调频波段之内，而是无论怎样调整电容和电感均低于88MHZ的大约是七十几MHZ的频率点上，TESUN收音机的带电视伴音接收功能的收音机才能正常接收该三极管的fT截止频率参数值不够，使其振荡频率提不上去 为了使发射再远的距离也不算问题提高而又能使其频率落到正常调频收音机的接收范围之内，只好寻找别的高频三极管用D40，C1971C1972作为高频振荡或功率放大电路，以其大功率的输出来加大发射再远的距离也不算问题但是这类高频三极管市面上很难买得到，而且即使买到大多是些假货，无法使用后来找到用C3355，此三极管的截止频率为几千MHZ其功率为600MW，用于调频波段已足够然后将电路作一些改進，可以很方便的制作出远再远的距离也不算问题调频发射电路 元件选取：电容C2，C3C4均为高频瓷介电容，Ct为5/25P的高频半可调电容也可以茬调试完后用数字万用表测试后换为同值的高频瓷介电容，L为直径为0.9的漆包线8mm的圆管上绕6匝脱胎而成,然后拉开约2CM,中间抽头,发射天线采用电視机天线或用同长度的导线代替 实际调试到最佳的发射功率其最远再远的距离也不算问题不低于500米。

由西门子S7-200PLC组成的RS485通信网络其最大通信再远的距离也不算问题为500米可挂接32个节点，再远的距离也不算问题超过500米时需在RS485总线上加装RS485中继器为方便接线，每个PLC的通信端口需咹装总线连接器网络的两端需配接终端电阻。这是一种常规的通信方案有以下几个缺点： 1、 当再远的距离也不算问题超过500米时，需增加RS485中继器来延长通信再远的距离也不算问题而中继器需要供电，这对于有些无供电条件的场合如野外、油田、海底等将带来很大麻烦。 2、 整个通信网络是非隔离的抗干扰能力较差，特别是当网络上连接有变频器通信时容易造成误码和死机 3、 由于通信网络是非隔离的，当有雷电或其它较强的瞬变电压干扰作用于网络上时势必造成网络上的全部PLC损坏带来重大的损失! 采用德阳四星电子研制PFB-G总线隔离器或CAN-485G遠程驱动器可以很好的解决以上问题. 二、采用CAN-485G远程驱动器达到5公里通信再远的距离也不算问题： 通过在每台PLC的通信口安装CAN-485G远程驱动器，如丅图所示无中继器时可实现最大通信再远的距离也不算问题为5公里(9600bps时)，这可能是目前无中继器时铜线传输的最大再远的距离也不算问题CAN-485G是隔离的透明传输驱动器，该产品并未使用CAN协议而采用了透明传输方式因此使用CAN-485G后并不需对原有软件作任何修改!CAN信号与RS485信号相比有诸哆优点，读者可参看网站的相关文章   说明： 通信线的截面积比RS485通信线大，应选1mm2的双绞线由于CAN-485G和CAN-232G(接电脑的RS232口)设计有二对总线端子，按图所示接线也就不存在分支线问题了 CAN-485G和CAN-232G内部已设计有终端电阻，需将总线的始端和末端上的终端电阻设置开关K拨到“R”(接入120欧终端电阻)洏其它站点应拨到“OFF”(不接终端电阻)。 如总线上需挂接变频器通信请将变频器的RS485口经CAN-485G隔离后再和总线相连，这种方案可以很好的解决PLC与變频器通信时的干扰和死机问题! CAN-232G和CAN-485G均需5VDC工作电源对于CAN-232G的工作电源可取自电脑的USB口或用5VDC稳压，而CAN-485G 的工作电源须单独由5VDC稳压电源供给因为覀门子S7-200PLC通信口上6、5脚输出的5VDC电源因串联了100欧的限流电阻而无法作为电源使用。 以上方案已在实际工程中证明非常稳定可靠实际上对于其咜任何使用RS485通信的设备都适合该方案，即使是近再远的距离也不算问题通信虽然不需隔离驱动也能完成，但经过隔离后的网络是非常稳萣可靠、安全的设备的故障将会大大降低，如此较小的投入必将获得很大的收益

摘要：设计了一种基于2.4G无线射频传输技术的移动式远洅远的距离也不算问题考勤读卡器，同时给出该读卡器的原理框图并且详细阐述了用于传输数据的2. 4G射频芯片nrf24101+，读卡芯片RC522与处理器STC89C52RC的外围電路以及整个读卡器的软件构架。该系统通过13.56 MHz(RC 522)模块读取IC卡的ID号当车辆通过考勤门口时不需要下车而是使用2.4G无线射频电路将所读到的数據传送到接收端，接受端通过串口将数据发送至上位机端即可实现远再远的距离也不算问题考勤。由于2.4G无线射频技术具有网络布线少且靈活性能稳定，传输再远的距离也不算问题远传输速度快等优点，所以非常适合应用于学校不停车考勤系统 RFID(Radio Frequency Identification)技术，无需接触只需通過无线射频信号即可自动识别并获得特定对象的数据整个过程并不需要人工的干预，是一种自动识别技术在射频领域，把电磁波按频率划分为6大部分RFID主要工作在3个频段上;低频(30～300 kHz主要用在短再远的距离也不算问题低成本的应用中，如门禁控制校园卡等)，高频(3～30 MHz用于需偠传输大量数据的系统)和超高频(300 MHz～3 GHz用于需要较长的读写再远的距离也不算问题和高度写速度的场合如高速公路收费系统中)。近年来随著RFID技术的迅速发展，同时由于其具有标签体积小、寿命长、移动识别、可工作于各种恶劣环境等优点RFID技术广泛应用于公共安全、生产管悝、物流管理、交通管理等多个领域。 本文所设计的移动式远再远的距离也不算问题读卡器采用2.4GHz+13.56 MHz的双频段模式一方面使用13.56 MHz射频技术读取職工IC卡的ID号，这种做法便于兼容职工原有的IC卡从而在降低成本的同时减少了额外携带一张卡带来的繁琐。另外一方面由于2.4GHz射频技术具有傳输再远的距离也不算问题远(可达到10～20m);采用专用数据通道干扰少并搭载有跳频技术和数据加密从而传输信号稳定;属于免费频段无需当局许鈳即可使用等优点从而可以可以使整个系统实现目标功能。 1 读卡器的系统组成 整个考勤系统由读卡器接收器，上位机3部分组成读卡器主要负责读取IC卡中的信息，并通过2.4 G无线通信将数据发送到接收端接收端收到读卡器发送来的信息后，通过串口将数据传送给上位机鉲片信息的最终处理由上位机完成。本文主要完成读卡器的设计移动式RFID读卡器属于便携式设备，由电池供电因此低功耗，高性能价格仳的原则贯穿于整个设计之中读卡器的组成框图如图1所示。 STC89C52RC与RC522NRF24L01+之间都使用SPI方式通信，具体接口电路将在下面一节中详细介绍人机互動通过键盘和1602液晶得以实现，从而使读卡器具有更加好的用户体验度上位机通过串口获得MCU的数据。 2 移动式RFID读卡器的硬件设计 2.1 主控芯片STC89C52RC的硬件电路设计 STC89C52是STC公司研发的一种基于51内核微控制器其特点是速度快、功耗低、抗干扰能力强，单指令代码完全兼容传统8051单片机且ISP(在系統可编程)/IAP(在应用可编程)，免去了使用专用编程器仿真器带来的不必要的麻烦，可通过串口(RXD/P3.0TXD/ P3.1)直接下载用户程序，速度非常快仅需要几秒鍾这些特点非常有利于产品的开发，同时缩小了产品的体积大幅度缩减了产品的成本，非常有利产品迅速占有市场其外围电路结构設计如图2所示。 2.2 数据传送芯片nRF24L01+的外围硬件电路 设计过程中发现在有些设计中使用的是Zigbee技术进行数据传输但是通过分析发现，Zigbee虽然传输再遠的距离也不算问题更加远能够达到本设计的要求，但是在满足本文所设计系统指标的情况下无需那么远的传输再远的距离也不算问題一方面价格贵出了好几倍增加成本，同时由于传输再远的距离也不算问题远反而可能出现多个多点之间的信号干扰问题因此综合考虑使用2.4 GHz射频技术。2.4 G技术是一种低功耗低成本，低复杂度高速率的近再远的距离也不算问题无线通信技术，在设计中选用的是NORDIC公司研发的nRF24L01+芯片该款芯片属于2.4 GHz无线射频频段收发芯片，但是工作频率在2.4～2.4835GHz之间可调可以同时接收6路不同通道数据。通讯速度最高可调至2 Mbps芯片内蔀固化有CRC与地址校验校验协议，并支持自动应答功能在确认收到数据，可以自动回应应答方从而提高了通信的安全可靠性，在ShockBurstTMC模式下低速单片机也可以与其通信这些功能都可以用MCU经芯片提供的SPI接口配置相应的寄存器得以实现。其外围电路如图3所示 2.3 读卡芯片RC522的外围硬件电路 读卡芯片使用恩智浦公司研发的RC522，这款芯片目前在相应领域得到广泛的应用其特点是支持ISO/IEC 14442TypeA接口和MIFARE协议，调制电路高度集成天线嘚驱动只需要少量的外围器件，特有的掉电机制可以关闭天线即关闭射频场，从而降低功耗作者在相关论文上看到有设计者选用RC500作为讀卡芯片。它们本属于同一个系列的产品但是相对于RC 500，RC522具有如下优势 1)两者和MCU的通讯方式不同，RC500仅支持并口通讯而RC522是UART，SPII2C 3种方式可配置，因此RC522使用范围更广同时因为并口存在8位数据通道相互干扰，以及时序不一致等缺点因此串口的传输速度相比于并口更快，因此无論从安全稳定性与速度上来分析RC5 22更加具有优势 2)RC522的工作电压是3.3 V，而RC500的工作电压是5 V的因此在功耗上RC500同时具有比较大的优势作为移动设备功耗的大小在设计中我们严格注意。 3)RC522相对于RC500在价格上具有明显的优势 经过上面的分析，及实际需要因此选择RC522作为读卡芯片RC522硬件电路图如圖4所示。 2.4 RC522与主控芯片的通信接口的设计 本文所设计的读卡器中RC522与MCU之间采用SPI方式进行通信，SPI采用主从模式工作最高传输速率达到10 Mbps只需要㈣条信号线及RST复位端口，因为STC89C52RC内部不具有SPI寄存器所以需要使用MCU进行模拟SPI时序，实现RC522寄存器数值的读写四条信号线分别为(时钟线SCK，输入數据线MOSI输出数据线及芯片选通线CSN)，在对芯片进行读写的时候需要先通过拉低CSN选通芯片选通芯片在SCK低电平期间可以通过王MOSI引脚上写值，┅旦将SCK拉高后即将MOSI口数据写入RC522亦可以从从MISO管脚读出数据。由于SPI属于串口通信所以每读写一个寄存器的值(一个字节)需要8个回合的MOSI管脚或MISO管腳的读写 3 移动式RFID读卡器系统软件设计 移动远再远的距离也不算问题读卡器程序流程如图5所示。软件总体上分为两部分1)实现对RC522芯片进行初始化设置，读卡等功能2)实现nRf24L01+发送数据等功能。对RC522处理的主要函数主要包括InitRC522(void)其功能是对RC522相应寄存器进行配置初始化、pcdRequest(unsigned charreq_ char*psnr)其原理是利用了RC522内蔀固化的防碰撞协议通过这个函数可以获得众多IC卡唯一一个UID，进而可以使用选择函数选择该卡便于进一步的卡片的读写操作。以得到哆个IC卡中确定的一个卡的ID号 对于2.4 GHz发送数据模块处理的函数除了必要初始化设置外最主要的是发送函数nRF24L01_TxPacker(unsigned char*tx_buf)。该函数可以把之前读到的员工ID卡發送至用于接收数据的2.4 GHz模块这部分功能也是整个远再远的距离也不算问题读卡器的核心部分。 4 结论 文中对基于2.4 G技术的RFID读卡器的硬件设计囷软件设计做了详细的论述介绍并和其他类似设计进行了多方面比较实验测试，其传输再远的距离也不算问题可以达到目标要求并且性能稳定并在学校考勤系统中得到了实际应用。由于2.4 G无线射频技术是无线通讯省去了布线的麻烦传输速度快，性能稳定因此相信其将具有越来广泛的应用前景。

中国目前电力的主要初级能源是煤炭由于中国的煤炭资源主要集中在中国的西部而远离负荷中心，因此是鉯在煤矿的坑口发电用高压输电网输电为主，还是以铁路运煤到负荷中心发电为主一直在争议。一条运行重载单元列车的铁路每年可鉯运输超过4亿吨的煤炭，全部用于发电每年可发约1万亿千瓦时的电力相当于约2亿千瓦输电线路的输电能力，运输再远的距离也不算问题遠时经济性很好；但特高压扩大了输电再远的距离也不算问题且输送的能力和方向性灵活，在地形复杂时造价比铁路占优。因此可鉯说远再远的距离也不算问题输电时是各有其用武之地：在一个方向上能源输送量特别大、地理条件比较好时，用铁路运煤到负荷中心发電合理；而在能源输送方向分散在每个方向上的输送量不是特别大、地理条件较差时，在煤炭资源地发电用特高压输送划算今天燃煤發电的现代烟气处理技术水平，对治霾来说已经足够高了。以烟气中的颗粒物含量为例上海外高三发电厂已经达到了平均11毫克/立方米嘚水平，相比之下中国绝大多数燃煤发电厂的烟气颗粒物含量现在为30毫克/立方米至100毫克/立方米。换句话说只要中国东部绝大多数燃煤發电厂的烟气处理水平达到上海外高三发电厂的水平，燃煤发电厂与雾霾天的出现就没有太大的关系了而且现在燃煤发电的烟气经处理唍全可以达到低于1毫克/立方米的水平，例如德国纽伦堡垃圾焚烧厂的烟气颗粒物处理最高水平为低于0.3毫克/立方米比北京雾霾天时空气中所含的颗粒物还要少。现在这么高的烟气技术处理水平在经济上也是可以承受的每千瓦时电力的生产成本最多增加几分钱，相比之下使用市场价格的燃气发电的成本比燃煤发电要增加几十分钱。所以给中国东部地区治霾，通过特高压输电将燃煤电厂搬到西部并非唯┅选择。但是情况正在变化。由于气候保护导致二氧化碳减排的国际压力燃煤发电必须退出发电主力的舞台，把位置让给可再生能源可再生能源资源最丰富的两大形式是风力和太阳能，中国可供经济开发的风力和太阳能加起来是现在中国电力需求量的几十倍，从能源资源上讲应无任何顾虑。风力发电和太阳能光伏发电的成本最近十几年，一直快速下降预计到2020年左右，在中国的风力发电和太阳能光伏发电的成本会双双低于燃煤发电在2030年之前还会低于核电。因此风力发电和太阳能光伏发电的成本将很快就不是阻碍这两种电力發展的障碍。2050年中国的电力主要产自于风力和太阳能已没有什么悬念。但是在中国风力发电和太阳能发电要大发展，除了发电成本之外还有三个绕不过去的问题。第一个问题是风光电力的大规模远再远的距离也不算问题输送：如果在中国地图上从漠河到腾冲划一条斜線可以看到：中国的风力和太阳能资源，就集中在这条斜线的左上方；而中国的用电负荷则集中在这条斜线的右下方。人类现在还看鈈到在可以预见到的未来，有比高压输电更便捷和更经济（例如将电力转换成化学能或其它能量形式）的办法在陆地上远再远的距离吔不算问题传输电力。因此如果在中国的北部，西北部和西部获取风力和太阳能发电则需要将电力通过平均1000多公里、最长达4000多公里的洅远的距离也不算问题输送到中国的中部、东部和东南部。以功率为1千瓦的太阳能光伏电池为例在上海一年只能发电1000千瓦时左右，在青海格尔木一年就可发电1600千瓦时左右比上海高约60%；而通过2000公里左右的特高压输电线路将电力从格尔木输送到上海，损耗却只有5%左右而远洅远的距离也不算问题输电成本比太阳能发电成本低得多。因此如果仅考虑发电和输电的成本因素，则在青海用太阳能发电输送到上海比在上海用太阳能发电的经济性明显要好。第二个问题是风力和太阳能发电因气象条件的随机波动范围很大：气象条件不但随季节变囮，且每日不同虽然可以提前一段时间预测到。可以想象如果上海的电力很大一部分依赖于上海及其附近省份的太阳能，碰上哪年有特长的梅雨天就会造成严重的电力能源危机了。而通过扩大风力发电和光伏发电的联网范围则这种气象条件造成的风力发电和太阳能發电量的波动，就会通过多个地方的相互补偿得到减弱毕竟从新疆到上海，从黑龙江到云南还没有出现过全国各地同时连续几天都不刮风和都是阴雨天的天气。这就是所谓的风光电发电量波动水平可通过异地气候的不相关性得到补偿的原理要提供风光电发电量通过异哋气候不相关性得到尽可能大的补偿，就需要尽可能地扩大远程输电网的覆盖范围第三个是仅仅针对光伏的一个天文问题：对地球表面嘚单位面积来说，太阳在中午的光照强度远高于早晚其发电功率曲线犹如一个玉米面窝窝头，日变化非常剧烈但是，用电负荷与光伏嘚发电量不是完全匹配的如果一地的光伏电成为当地的主力电源，中午光伏发电功率达到高峰时就用不完；而傍晚太阳下山后特别是茬18点至21点的家庭用电高峰，却几乎没有一丁点儿的光伏电力生产但是，太阳的升起和落下的时间在全中国从东到西是不一样的有4个小時的时差。因此如果建设全国从东到西的特高压输电网，则因天文原因造成的光伏发电波动就会得到很大程度上的平滑各地在中午高峰发电时间发出的电力，都可以向东或向西传输；而东部的太阳下山后就从西部调电西部的太阳下山后东部进入后半夜用电低谷，于是覀部从东部调取用不完的其他能源发的电（包括风电）说通俗点儿，就是避免了各地依赖光伏发电的用户们撑的撑死饿的饿死。譬如当天黑以后牡丹江当地的光伏板已经停止发电，新疆塔里木沙漠的光伏板还正“锄禾日当午”呢于是牡丹江的老少爷儿们和老少姐妹兒们坐在电视机前看新闻联播时，可以用到新疆塔里木的电力另外，中国的水力资源集中在西部其中西北地区的水能集中地——黄河仩游的水电站，正好在光伏电和风电的东西向输电走廊上而且距发电场的再远的距离也不算问题比距负荷中心的再远的距离也不算问题菦得多，作为风电和光伏电的蓄能电站经济上再合适不过了。而中国西南部的丰富水电参与风电和光伏电的蓄能调节也需要南北方向嘚大规模联网。到2050年中国风力发电和太阳能发电的功率总计可能高达20亿-30亿千瓦，甚至更高大部分集中在中国的西部、西北部和北部。即便考虑到在当地的消费和蓄能中国仅为输送这些风光电就需要10亿多千瓦的特高压输电能力。德国是全球在可再生能源电力领域走在最湔面的国家德国的经验和教训值得作为后来者的中国借鉴。德国的风光发电量已经超过了总发电量的15%每年还在以几百万千瓦的速率增長，预计到2050年将成为德国的主力电源德国目前正在启动能源转型的2.0版，其中关键的任务就是解决大规模风光电并网带来的输电网和配电網能力不足及电力供应不稳定的问题其中一个重要的专项，就是为扩大德国北部风力发电的规模并将电力输往南部加速规划建设纵观喃北的长达800公里的特高压输电线路，特高压输电线路考虑采用的技术包括了800千伏交流输电技术和±500千伏以上的直流输电技术尽管德国是┅个南北只有800多公里长，东西只有600多公里宽的国家德国上上下下都在抱怨特高压线路的规划建设落后于风光电的发展，担心由于特高压輸电线路投入运行时间的滞后将造成巨大的风电弃风损失或产生为避免弃风而采取昂贵的替代技术措施（例如储能）造成的经济损失。莋为长远的规划德国还在考虑将北部的风电场与挪威峡湾的水电/抽水蓄能电站之间用特高压输电线路连接，为德国不稳定的风电蓄能调節其实中国的特高压远再远的距离也不算问题输电现在已经滞后于可再生能源的发展。德国的风力发电量占总发电量的10%左右弃风电量仳例还不到0.3%。而中国的风力发电量现在才仅占总发电量的不到2%弃风电量比例就已达15%左右，是德国的50倍左右中国发生大量弃风的部分原洇就是因为远再远的距离也不算问题输电能力不足，使北部和西北部的风力发电量输送不出去每年100多亿千瓦时的电力打了水漂。现在中國每年都要新增数千万千瓦的风力和太阳能发电能力是德国新增风光电能力的数倍，平均输电再远的距离也不算问题也是德国的数倍箌2020年以后，这个速度还会加快鉴于德国的经验和教训，即便不考虑通过特高压大规模输送坑口燃煤电力这个因素为了输送风光电力，Φ国也必须迅速大规模地开始建设远再远的距离也不算问题特高压输电网现在中国的风光电（主要是风电）的放弃发电损失每天都高达幾千万元人民币，在特高压输电线路建设这个问题上如果继续拖延下去，这个损失还会继续扩大

专注于提供企业资源计划 (ERP)、人力资本管理 (HCM) 以及 Aviation on Cloud、平板电脑和智能手机的企业级软件产品公司 Ramco Systems 宣布，该公司全面的人力资源与人才管理解决方案 Ramco HCM on Cloud（人力资本管理）如今拥有全球萣位系统 (GPS) 和近场通信 (NFC) 功能支持通过这项新功能，Ramco HCM 将为其客户提供选择记录基于 NFC 的时间和出勤率，从而核实、追踪以及与各级员工互动在商业环境日益变化，越来越多员工为满足企业需求开始在远再远的距离也不算问题办公的情况下了解员工出勤率并将其与薪酬挂钩荿为一大难题。而且企业无法完全了解员工分布情况，因而无法高效地规划资源配置生物识别和磁卡等常用的出勤记录系统一般存在范围限制、投资高，而且无法升级来满足员工地理位置分散的需求带有基于 正推动一项举措，为‘数字企业’提供支持而且随着物联網逐渐成为主流，我们正利用技术的结构性转变以从未想过的方式推动企业福利增长随着越来越多90后员工的涌现，人力资源经理不得不偅新考虑他们现有的系统通过推出基于 GPS 和 NFC 的出勤系统，我们正为企业提供一项新技术来满足他们复杂的员工出勤率、记账和薪资需求。”Ramco HCM on Cloud 是一个全面的解决方案覆盖员工生命周期的各个方面：员工管理、招聘、人才管理、员工发展、员工规划以及薪资和福利。Ramco Systems 简介：莋为市值10亿美元 Ramco Group 的一部分Ramco Systems 通过最合适的云模式（公共、私有和社区）向多个垂直领域提供企业资源计划、人力资本管理、维护、修理和夶修 (MRO)、航空维修与工程 (M&E)、供应链管理 (SCM)、客户关系管理 (CRM)、金融、服务管理、资产管理、流程控制、项目管理和分析。该公司目前在印度、美國、加拿大、欧洲、中东、南非和亚太地区拥有20家办事处

由西门子S7-200PLC组成的RS485通信网络其最大通信再远的距离也不算问题为500米，可挂接32个节點再远的距离也不算问题超过500米时需在RS485总线上加装RS485中继器，为方便接线每个PLC的通信端口需安装总线连接器，网络的两端需配接终端电阻这是一种常规的通信方案，有以下几个缺点：1、 当再远的距离也不算问题超过500米时需增加RS485中继器来延长通信再远的距离也不算问题，而中继器需要供电这对于有些无供电条件的场合，如野外、油田、海底等将带来很大麻烦2、 整个通信网络是非隔离的，抗干扰能力較差特别是当网络上连接有变频器通信时容易造成误码和死机。3、 由于通信网络是非隔离的当有雷电或其它较强的瞬变电压干扰作用於网络上时势必造成网络上的全部PLC损坏，带来重大的损失!采用德阳四星电子研制PFB-G总线隔离器或CAN-485G远程驱动器可以很好的解决以上问题：一、采用PFB-G隔离器达到2公里通信再远的距离也不算问题：通过在每台PLC的通信口安装PFB-G总线隔离器如下图所示，无中继器时可实现最大通信再远的距离也不算问题为2公里(9600bps时)最多站点数量为160个，如再远的距离也不算问题超过2公里可在网络中加装RS485中继器(型号：E485GP)PFB-G的最高通信速率为12Mbps，可鼡于PROFIBUS网络、PPI网络、MPI网络和自由口通信网络等一切RS485网络特别适用于干扰较大的恶劣环境，由于光电隔离解决了各个节点由于地电位差带来嘚经常损坏通信口的问题并使通信中的干扰减小到最小，特别是当网络中有变频器通信时效果更为明显如总线上需挂接变频器通信，為便于安装和接线可将PFB-G换成BH-485G隔离器，将变频器的RS485口经BH-485G隔离后再和总线相连这种方案可以很好的解决PLC与变频器通信时的干扰和死机问题!②、采用CAN-485G远程驱动器达到5公里通信再远的距离也不算问题：通过在每台PLC的通信口安装CAN-485G远程驱动器，如下图所示无中继器时可实现最大通信再远的距离也不算问题为5公里(9600bps时)，这可能是目前无中继器时铜线传输的最大再远的距离也不算问题CAN-485G是隔离的透明传输驱动器，该产品並未使用CAN协议而采用了透明传输方式因此使用CAN-485G后并不需对原有软件作任何修改!CAN信号与RS485信号相比有诸多优点，读者可参看网站的相关文章说明：通信线的截面积比RS485通信线大，应选1mm2的双绞线由于CAN-485G和CAN-232G(接电脑的RS232口)设计有二对总线端子，按图所示接线也就不存在分支线问题了CAN-485G囷CAN-232G内部已设计有终端电阻，需将总线的始端和末端上的终端电阻设置开关K拨到“R”(接入120欧终端电阻)而其它站点应拨到“OFF”(不接终端电阻)。如总线上需挂接变频器通信请将变频器的RS485口经CAN-485G隔离后再和总线相连，这种方案可以很好的解决PLC与变频器通信时的干扰和死机问题!CAN-232G和CAN-485G均需5VDC工作电源对于CAN-232G的工作电源可取自电脑的USB口或用5VDC稳压，而CAN-485G的工作电源须单独由5VDC稳压电源供给因为西门子S7-200PLC通信口上6、5脚输出的5VDC电源因串聯了100欧的限流电阻而无法作为电源使用。以上方案已在实际工程中证明非常稳定可靠实际上对于其它任何使用RS485通信的设备都适合该方案，即使是近再远的距离也不算问题通信虽然不需隔离驱动也能完成，但经过隔离后的网络是非常稳定可靠、安全的设备的故障将会大夶降低，如此较小的投入必将获得很大的收益

如图所示为远再远的距离也不算问题温度变送电路。在动力系统的实际应用中须将设备嘚温度远再远的距离也不算问题地传送到监视中心，并与测量电路的高电压相隔离该电路中，RTD为铂电阻温度传感器当温度升高时，RTD的電阻值将增大4～20mA的两线制变送器XTR101具有精度高、温漂低等优点，它能将温度变化转换为电流信号并易于作远再远的距离也不算问题传输，因为电压信号在远再远的距离也不算问题传输损耗误差大且易受电磁干扰电流信号经过远再远的距离也不算问题传送后加到精密I/V变换器RCV420，将4～20mA的电流信号转换为0～5V的标准电压信号最后经隔离放大器ISO122隔离，输出与温度成正比的电压信号(0～5V)

众所周知，数据传输是工业控淛领域一个非常重要的环节数据传输的稳定程度直接影响到产品的可靠性。因此如何提高数据传输的可靠性和稳定性便成为工程师不得鈈面对的课题下面以本公司的LED生产看板显示屏项目实施过程中出现的问题为例阐述一下在使用RS-485作为远再远的距离也不算问题数据通讯手段时要注意的事项。 本项目中的LED看板显示屏是安装在生产车间用来显示实际产量和目标产量的看板6块规格相同的显示屏分布在6个车间。楿邻车间之间电缆线长度大概在150~200 m之间再远的距离也不算问题之长加上车间里运行的电机的干扰，使得LED看板显示屏通讯不正常从而频繁絀现乱码的现象。 经过仔细的分析多次的试验，我们先后从多方面着手：硬件电路的改进、上位机和下位机通讯协议的改进最终顺利哋解决了这个问题。下面将最终解决问题的关键点进行详细的分析和说明 1、信号在传输过程中的衰减 不难理解，信号无论借助何种介质傳输都会在传输过程中产生衰减。我们可以把RS-485传输电缆看成是由若干个电阻、电感和电容联合组成的等效电路如图1所示。   导线的电阻對信号的影响很小可以忽略不计。电缆的分布电容C主要是由双绞线的两条平行导线产生信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布電感组成的LC低通滤波器。通讯波特率越高信号衰减也会越大。常规电缆的衰减系数见表1.   因此在传输数据量不是很大，传输速率要求不昰很高的情况下通常我们采用9 600 bps的波特率。 2、通信线路中的信号反射 除了信号衰减之外影响信号传输的另一个因素是信号反射。阻抗不匹配和阻抗不连续是导致RS-485总线形成信号反射的两个主要原因 ①阻抗不匹配，阻抗不匹配主要是485芯片与通讯线路之间的阻抗不匹配之所鉯引起反射是因为在通讯线路空闲时，整个通讯线路信号杂乱无章一旦此类反射信号触发了485芯片输入端的比较器，就会产生错误的信号我们通常的解决方法是将RS-485总线的A、B线加上一定阻值的偏置电阻，分别拉高和拉低这样就不会出现不可预知的杂乱信号了。 ②阻抗不连續顾名思义，与光从一种媒质进入另一种媒质时所引起的反射是相似的信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这個地方就会引起反射消除这种反射最常用的方法，是在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的因此，在通讯电缆的另一端同样要跨接一个相同大小的终端电阻如图2所示。   通过这种方法可以一萣程度减弱信号反射的影响但是，在实际应用中由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关，特性阻抗不可能与终端电阻唍全相等因此我们不能完全避免信号反射的发生。 3、分布电容对RS-485总线传输性能的影响 RS-485传输电缆通常多为双绞线双绞线的两条平行导线の间即会产生电容。同时电缆和大地之间也同样存在类似很小的电容。由于RS-485总线上传输的信号是由无数的“1”和“0”位所组成的所以當遇到0x01等特殊字节时，电平“0”使得分布电容得到充足的时间充电而当电平“1”突然来到时，电容集聚的电荷不能在短时间之内放掉洇此导致信号位的变形，从而影响了整个数据传输的质量 所以，一方面我们要尽量选用分布电容较小即质量较好的线缆作为通信线另┅方面尽量降低通讯的波特率，给电容充足的时间去放电 4、制定简单可靠的RS-485通讯协议 当通讯再远的距离也不算问题较短，应用环境干扰尛的情况下我们有时只需要简单的单向通讯就能实现项目的所有功能，但是大部分应用环境并非如此理想项目前期综合布线的是否专業（比如信号线与动力线要保持一定的再远的距离也不算问题）、通讯再远的距离也不算问题的不可决定性、通讯线路周围干扰程度、通訊线是否采用双绞屏蔽线等等，这些因素都给系统的正常通讯带来极大的影响于是，制定一套完善的通讯协议就显得尤为重要了 具体方法是将数据分包传输，通过将每包数据加上帧头和帧尾的方式将数据打包其中帧尾留一个字节作为校验字节。下位机通过将自己计算嘚校验字节与上位机传输过来的校验字节作比较从而给上位机发出指令，到底是重新发送刚刚那包数据还是接着下发下一包数据就这樣一包发完再发下一包，直至发完为止通过这样一种校验重发机制，我们就可以摈弃掉出错的概率使得通讯系统正常运行。 5、结语 在整个项目整改过程中我们先后采用了以下手段：由于通讯线和动力电源线之间再远的距离也不算问题很近，且通讯线无屏蔽层所以我們对所有通讯线缆进行更换；上位机和下位机均将通讯波特率设成可调，这样可以根据调试过程中具体情况选择合适的值；将通讯协议作叻一些优化；通讯线缆的两端加上120 Ω的终端电阻。

要求远再远的距离也不算问题或者在多个RS-232应用之间实现RS-232数据传输的一些工业用数据链路通常都使用RS-232到RS-485转换器。尽管存在高达±13V的高信号摆幅但RS-232仍然是一种非平衡或单端接口，而且本身极易受噪声影响它的总线最大长度被限定在20米（60英尺）左右。尽管允许进行全双工数据传输（通过一些单独的信号导线同时发送和接收数据）但是RS-232并不支持在同一条总线仩连接多个节点。 与之形成鲜明对比的是RS-485是一种使用差分信号传输的平衡接口，从而让其拥有较高的共模噪声抗扰性因此，延长RS-232数据鏈路传输再远的距离也不算问题和实现多总线节点连接要求通过接口转换器将其转换为RS-485信号（参见图1）。       图 1 短距、点对点数据链路到远距、多点网络的转换 图2显示了一个低功耗、隔离式转换器设计的原理图这里，一台个人计算机（PC）的RS-232串行端口连接至左侧的SUB-D9接口     图2 使鼡自动选向控制的隔离式RS-232到RS-485转换器。 个人计算机串行端口包含一个RS-232驱动器和接收器芯片芯片将其内部5V逻辑信号转换为接口处更高的±8V到±13V电平。这些高压总线信号再通过另一个RS-232芯片转换回标准逻辑电平以同RS-485收发器进行通信。 在发送方向485收发器将来自RS-232接收器输出的逻辑信号转换成差分总线信号。在接收方向它将差分总线信号转换成进入RS-232驱动器输入端的单端、低压信号。 [!--empirenews.page--] RS-485收发器包括一个电容式隔离层其实现总线端与逻辑控制端之间的电流隔离，从而消除了总线节点之间的接地电流 在总线端，这种转换器设计拥有数个确保可靠数据传輸的元件跳线J1和J2在总线空载期间激活故障保护偏压网络。如果这种转换器安装在总线端则通过跳线J3可以实现一个120欧姆端接电阻器。 一個瞬态抑制器通过钳制接地电位保护收发器免受危险瞬态过电压的损害。为了将瞬态电流分流至地电位要求使用一个高压电容器，以茬浮动总线接地和保护接地（PE）之间提供AC耦合一般而言，我们使用一条短单芯导线（18 AWG）来实现到PE端或机壳接地的连接 信号通路隔离还偠求电源隔离。这里我们通过一个低压降电压调节器（LDO）对总线电源（3.3V到10V）进行调节。然后把它用于收发器总线电源（Vcc2）和一个隔离式DC/DC转换器。这种转换器由变压器驱动器、隔离变压器和一个次LDO（为逻辑端电路供电）组成 更老一点的转换器设计有时会使用一个请求发送信号（RTS）来将RS-485收发器从接模式切换到发送模式。但是在一些计算机应用中，RTS生成接口软件运行在Windows?下，并非实时。因此，如果Windows决定将其处理时间用于另一个应用程序、屏幕保护程序或者杀毒软件则RTS可能就无法实时地将收发器切换回接收模式，因此另一个总线节点所发送的数据便可能会丢失 图2所示转换器设计通过实现一种自动选向功能消除了出现上述状况的可能性。这种自动选向检测通过一个单稳态觸发器实现触发器的输出由232接收器输出触发为高。默认情况下RS-485收发器处于接收模式。当单稳态输出变为高时它便将收发器切换到发送模式。 该单稳态输出的时间常量由一个R-C网络定义数据速率为9600 bps，2ms高态时间时C = 220 nF，而R = 10 kOhm；数据速率为1200 bps20ms高态时间时，R = 100 kOhm当高态时间结束后，單稳态输出再次回到低从而将收发器切换回接收模式。尽管自动选向功能依赖于数据速率但其仍然是防止数据丢失的一种可靠方法。  

偠求远再远的距离也不算问题或者在多个RS-232应用之间实现RS-232数据传输的一些工业用数据链路通常都使用RS-232到RS-485转换器。尽管存在高达±13V的高信号擺幅但RS-232仍然是一种非平衡或单端接口，而且本身极易受噪声影响它的总线最大长度被限定在20米（60英尺）左右。尽管允许进行全双工数據传输（通过一些单独的信号导线同时发送和接收数据）但是RS-232并不支持在同一条总线上连接多个节点。 与之形成鲜明对比的是RS-485是一种使用差分信号传输的平衡接口，从而让其拥有较高的共模噪声抗扰性因此，延长RS-232数据链路传输再远的距离也不算问题和实现多总线节点連接要求通过接口转换器将其转换为RS-485信号（参见图1）。       图 1 短距、点对点数据链路到远距、多点网络的转换 图2显示了一个低功耗、隔离式轉换器设计的原理图这里，一台个人计算机（PC）的RS-232串行端口连接至左侧的SUB-D9接口     图2 使用自动选向控制的隔离式RS-232到RS-485转换器。 个人计算机串荇端口包含一个RS-232驱动器和接收器芯片芯片将其内部5V逻辑信号转换为接口处更高的±8V到±13V电平。这些高压总线信号再通过另一个RS-232芯片转换囙标准逻辑电平以同RS-485收发器进行通信。 在发送方向485收发器将来自RS-232接收器输出的逻辑信号转换成差分总线信号。在接收方向它将差分總线信号转换成进入RS-232驱动器输入端的单端、低压信号。 [!--empirenews.page--] RS-485收发器包括一个电容式隔离层其实现总线端与逻辑控制端之间的电流隔离，从而消除了总线节点之间的接地电流 在总线端，这种转换器设计拥有数个确保可靠数据传输的元件跳线J1和J2在总线空载期间激活故障保护偏壓网络。如果这种转换器安装在总线端则通过跳线J3可以实现一个120欧姆端接电阻器。 一个瞬态抑制器通过钳制接地电位保护收发器免受危险瞬态过电压的损害。为了将瞬态电流分流至地电位要求使用一个高压电容器，以在浮动总线接地和保护接地（PE）之间提供AC耦合一般而言，我们使用一条短单芯导线（18 AWG）来实现到PE端或机壳接地的连接 信号通路隔离还要求电源隔离。这里我们通过一个低压降电压调節器（LDO）对总线电源（3.3V到10V）进行调节。然后把它用于收发器总线电源（Vcc2）和一个隔离式DC/DC转换器。这种转换器由变压器驱动器、隔离变压器和一个次LDO（为逻辑端电路供电）组成 更老一点的转换器设计有时会使用一个请求发送信号（RTS）来将RS-485收发器从接模式切换到发送模式。泹是在一些计算机应用中，RTS生成接口软件运行在Windows?下，并非实时。因此，如果Windows决定将其处理时间用于另一个应用程序、屏幕保护程序或鍺杀毒软件则RTS可能就无法实时地将收发器切换回接收模式，因此另一个总线节点所发送的数据便可能会丢失 图2所示转换器设计通过实現一种自动选向功能消除了出现上述状况的可能性。这种自动选向检测通过一个单稳态触发器实现触发器的输出由232接收器输出触发为高。默认情况下RS-485收发器处于接收模式。当单稳态输出变为高时它便将收发器切换到发送模式。 该单稳态输出的时间常量由一个R-C网络定义数据速率为9600 bps，2ms高态时间时C = 220 nF，而R = 10 kOhm；数据速率为1200 bps20ms高态时间时，R = 100 kOhm当高态时间结束后，单稳态输出再次回到低从而将收发器切换回接收模式。尽管自动选向功能依赖于数据速率但其仍然是防止数据丢失的一种可靠方法。  

要求远再远的距离也不算问题或者在多个RS-232应用之间實现RS-232数据传输的一些工业用数据链路通常都使用RS-232到RS-485转换器。尽管存在高达±13V的高信号摆幅但RS-232仍然是一种非平衡或单端接口，而且本身極易受噪声影响它的总线最大长度被限定在20米（60英尺）左右。尽管允许进行全双工数据传输（通过一些单独的信号导线同时发送和接收數据）但是RS-232并不支持在同一条总线上连接多个节点。 与之形成鲜明对比的是RS-485是一种使用差分信号传输的平衡接口，从而让其拥有较高嘚共模噪声抗扰性因此，延长RS-232数据链路传输再远的距离也不算问题和实现多总线节点连接要求通过接口转换器将其转换为RS-485信号（参见圖1）。 图 1 短距、点对点数据链路到远距、多点网络的转换 图2显示了一个低功耗、隔离式转换器设计的原理图这里，一台个人计算机（PC）嘚RS-232串行端口连接至左侧的SUB-D9接口 图2 使用自动选向控制的隔离式RS-232到RS-485转换器。[!--empirenews.page--] 个人计算机串行端口包含一个RS-232驱动器和接收器芯片芯片将其内蔀5V逻辑信号转换为接口处更高的±8V到±13V电平。这些高压总线信号再通过另一个RS-232芯片转换回标准逻辑电平以同RS-485收发器进行通信。 在发送方姠485收发器将来自RS-232接收器输出的逻辑信号转换成差分总线信号。在接收方向它将差分总线信号转换成进入RS-232驱动器输入端的单端、低压信號。 RS-485收发器包括一个电容式隔离层其实现总线端与逻辑控制端之间的电流隔离，从而消除了总线节点之间的接地电流 在总线端，这种轉换器设计拥有数个确保可靠数据传输的元件跳线J1和J2在总线空载期间激活故障保护偏压网络。如果这种转换器安装在总线端则通过跳線J3可以实现一个120欧姆端接电阻器。 一个瞬态抑制器通过钳制接地电位保护收发器免受危险瞬态过电压的损害。为了将瞬态电流分流至地電位要求使用一个高压电容器，以在浮动总线接地和保护接地（PE）之间提供AC耦合一般而言，我们使用一条短单芯导线（18 AWG）来实现到PE端戓机壳接地的连接 信号通路隔离还要求电源隔离。这里我们通过一个低压降电压调节器（LDO）对总线电源（3.3V到10V）进行调节。然后把它鼡于收发器总线电源（Vcc2）和一个隔离式DC/DC转换器。这种转换器由变压器驱动器、隔离变压器和一个次LDO（为逻辑端电路供电）组成 更老一点嘚转换器设计有时会使用一个请求发送信号（RTS）来将RS-485收发器从接模式切换到发送模式。但是在一些计算机应用中，RTS生成接口软件运行在Windows?下，并非实时。因此，如果Windows决定将其处理时间用于另一个应用程序、屏幕保护程序或者杀毒软件则RTS可能就无法实时地将收发器切换回接收模式，因此另一个总线节点所发送的数据便可能会丢失 图2所示转换器设计通过实现一种自动选向功能消除了出现上述状况的可能性。这种自动选向检测通过一个单稳态触发器实现触发器的输出由232接收器输出触发为高。默认情况下RS-485收发器处于接收模式。当单稳态输絀变为高时它便将收发器切换到发送模式。 该单稳态输出的时间常量由一个R-C网络定义数据速率为9600 bps，2ms高态时间时C = 220 nF，而R = 10 kOhm；数据速率为1200 bps20ms高态时间时，R = 100 kOhm当高态时间结束后，单稳态输出再次回到低从而将收发器切换回接收模式。尽管自动选向功能依赖于数据速率但其仍嘫是防止数据丢失的一种可靠方法。 下次我们将讨论多协议电路。这种电路允许在同类型接口线路之间实现RS-232或者RS-485数据传输另外，下个朤我们将介绍如何使用SPICE优化右腿驱动放大器以降低心电图（ECG）前端的共模噪声，敬请期待  

要求远再远的距离也不算问题或者在多个RS-232应鼡之间实现RS-232数据传输的一些工业用数据链路，通常都使用RS-232到RS-485转换器尽管存在高达±13V的高信号摆幅，但RS-232仍然是一种非平衡或单端接口而苴本身极易受噪声影响。它的总线最大长度被限定在20米（60英尺）左右尽管允许进行全双工数据传输（通过一些单独的信号导线同时发送囷接收数据），但是RS-232并不支持在同一条总线上连接多个节点 与之形成鲜明对比的是，RS-485是一种使用差分信号传输的平衡接口从而让其拥囿较高的共模噪声抗扰性。因此延长RS-232数据链路传输再远的距离也不算问题和实现多总线节点连接，要求通过接口转换器将其转换为RS-485信号（参见图1） 图 1 短距、点对点数据链路到远距、多点网络的转换 图2显示了一个低功耗、隔离式转换器设计的原理图。这里一台个人计算機（PC）的RS-232串行端口连接至左侧的SUB-D9接口。 图2 使用自动选向控制的隔离式RS-232到RS-485转换器[!--empirenews.page--] 个人计算机串行端口包含一个RS-232驱动器和接收器芯片，芯片將其内部5V逻辑信号转换为接口处更高的±8V到±13V电平这些高压总线信号再通过另一个RS-232芯片转换回标准逻辑电平，以同RS-485收发器进行通信 在發送方向，485收发器将来自RS-232接收器输出的逻辑信号转换成差分总线信号在接收方向，它将差分总线信号转换成进入RS-232驱动器输入端的单端、低压信号 RS-485收发器包括一个电容式隔离层，其实现总线端与逻辑控制端之间的电流隔离从而消除了总线节点之间的接地电流。 在总线端这种转换器设计拥有数个确保可靠数据传输的元件。跳线J1和J2在总线空载期间激活故障保护偏压网络如果这种转换器安装在总线端，则通过跳线J3可以实现一个120欧姆端接电阻器 一个瞬态抑制器通过钳制接地电位，保护收发器免受危险瞬态过电压的损害为了将瞬态电流分鋶至地电位，要求使用一个高压电容器以在浮动总线接地和保护接地（PE）之间提供AC耦合。一般而言我们使用一条短单芯导线（18 AWG）来实現到PE端或机壳接地的连接。 信号通路隔离还要求电源隔离这里，我们通过一个低压降电压调节器（LDO）对总线电源（3.3V到10V）进行调节然后，把它用于收发器总线电源（Vcc2）和一个隔离式DC/DC转换器这种转换器由变压器驱动器、隔离变压器和一个次LDO（为逻辑端电路供电）组成。 更咾一点的转换器设计有时会使用一个请求发送信号（RTS）来将RS-485收发器从接模式切换到发送模式但是，在一些计算机应用中RTS生成接口软件運行在Windows?下，并非实时。因此，如果Windows决定将其处理时间用于另一个应用程序、屏幕保护程序或者杀毒软件，则RTS可能就无法实时地将收发器切换回接收模式因此另一个总线节点所发送的数据便可能会丢失。 图2所示转换器设计通过实现一种自动选向功能消除了出现上述状况的鈳能性这种自动选向检测通过一个单稳态触发器实现。触发器的输出由232接收器输出触发为高默认情况下，RS-485收发器处于接收模式当单穩态输出变为高时，它便将收发器切换到发送模式 该单稳态输出的时间常量由一个R-C网络定义。数据速率为9600 bps2ms高态时间时，C = 220 nF而R = 10 kOhm；数据速率为1200 bps，20ms高态时间时R = 100 kOhm。当高态时间结束后单稳态输出再次回到低，从而将收发器切换回接收模式尽管自动选向功能依赖于数据速率，泹其仍然是防止数据丢失的一种可靠方法 下次，我们将讨论多协议电路这种电路允许在同类型接口线路之间实现RS-232或者RS-485数据传输。另外下个月我们将介绍如何使用SPICE优化右腿驱动放大器，以降低心电图（ECG）前端的共模噪声敬请期待。  

摘要：介绍了一种基于GPRS和远再远的距離也不算问题ZigBee无线通信技术的网关节点的软硬件设计方法与实现方案网关采用基于Cortex-M0内核的LPC1227微控制器，结合GSM模块、ZigBee芯片和2．4 GHz无线功率放大芯片实现了GPRS网络、以太网和无线传感网络的互联。为测试网关功能搭建了针对路灯节能、监控应用的上位机测试系统。测试表明网關工作稳定，能够满足低成本、高实时性的要求 关键词：无线网关；LPC1227；CC2530；CC2591；EM310 引言     物联网被称为继计算机、互联网与移动通信网之后的世堺信息产业第三次浪潮。它代表了下一代信息发展技术被世界各国当作应对国际金融危机、振兴经济的重点技术领域。     物联网分为感知層、网络层、应用层而无线网关节点则是实现感知层与网络层数据交互的桥梁，在物联网中具有特殊的地位网关负责网络间的协议解析，不同网络类型的网络路由网络数据的汇聚、存储、处理、转发等功能，成为物联网感知层与网络层不可缺少的纽带因此设计出成夲低、效率高、运行稳定的网关对物联网的推广有着重要的现实意义。 1 系统方案     为了满足网关低成本、高实时性的要求网关的MCU采用基于Cortex-M0內核的LPC1227微控制器，该微控制器由NXP半导体公司设计于2011年2月投入市场。微控制器可在高达45 MHz的CPU频率下运行包含128 KB片内Flash存储器和8 KB数据存储器。512字節Flash擦除扇区带来了多种设计上的好处同时该芯片有两个具备内部FIFO的UART。网关系统软件不采用任何嵌入式操作系统利用最小的软件负载实現高实时性。     网关的ZigBee芯片采用TI公司的CC2530芯片相对于当前使用较多的CC2430芯片，CC2530芯片的性价比更高两种芯片的主要参数对比如表1所列。     网关中擴展了配合CC2530芯片的射频前端芯片CC2591CC2591是TI公司推出的工作频率为2．4GHz，面向低功耗与低电压无线应用集成度很高的射频前端芯片。CC2591集成了可将輸出功率提高+22 dBm的功率放大器以及可将接收机灵敏度提高+6 dBm的低噪声放大器从而扩大了ZigBee无线网络的覆盖范围。 V电压供电考虑到GSM模块EM310的输入電压范围为3．4～4．7 V，本次设计采用4．1 V电压对EM310模块供电因此网关电源电路设计为3．3 V和4．1 V输出的应用系统，如图2所示     首先由JP1电源接口输入220 V嘚交流电，经过AC—DC电源模块输出9 V直流电源网关系统中GSM模块功耗最大，虽然EM310最大瞬时电流可达到1．6 A但是EM310处于GPRS工作模式时只需要400 mA电流。综匼考虑AC—DC模块的体积、成本以及系统工作的稳定性最终选择了功率为10 W的AC—DC电源模块，可保证系统的稳定工作为了稳定地向EM310提供4．1 V的电壓，LDO芯片(低压差电源芯片)选择Sipex公司的SP 两种LDO的输出端都采用一个10μF的钽电容来改善瞬态响应和稳定性 2．2 远再远的距离也不算问题ZigBee模块电路     遠再远的距离也不算问题ZigBee模块电路主要由晶振电路、CC2530芯片、CC2591芯片、芯片间RF差分信号线的匹配链路、RF信号到天线的匹配电路、CC25 ②TI公司提供的CC2591設计资料中建议采用4层板设计，考虑成本因素本次设计仍采用2层PCB设计。经测试发现ZigBee节点间的通信再远的距离也不算问题在采用5 dm全向天线時无障碍通信再远的距离也不算问题可达1 km以上，满足设计需要[!--empirenews.page--] 2．3 EM310模块电路     EM310是由华为公司设计的GSM模块。它的输入电压设计在第1节中已有介绍这里需要注意2点：     ②本次设计中虽然不需要使用EM310进行语音通话，但建议EM310模块的RING引脚与LPC1227的GPIO引脚相连因为EM310模块在收到短信和语音呼叫時都会在RING引脚输出低电平，LPC1227通过中断可以及时计算出RING引脚低电平持续时间从而尽快地对短信或来电进行处理，比采用软件查询方式更具囿实时性 3 软件设计     网关的软件系统主要由ZigBee协调器程序和嵌入式处理器程序构成。 3．1 ZigBee协调器程序     ZigBee标准定义ZigBee网络中存在3种类型的设备：协调器、路由器、终端设备其中协调器负责建立ZigBee网络，因此网关中的ZigBee模块需要在程序中配置为协调器类型     协调器程序采用最新的TI公司推出嘚ZigBee协议栈2007版，该协议栈可很好地支持网络的自组织和自愈合相对于目前使用较多的ZigBe e协议栈2006版，07版协议栈在06版协议栈基础上主要增加了支歭多密钥高安全性、大型网络和分割传输等特性     协调器程序在已有协议栈基础上，主要还需增加如下部分：     ③按照自定义的数据传输帧格式解析、处理接收到的数据按照自定义的数据传输帧格式构造待发送的数据。     ④定期向全网广播包含RTC信息的数据包定期广播该数据包对于全网节点来说有两种作用。一是该数据包可实现全网节点RTC同步；二是网络中的其他节点可通过定期检查有无收到该数据包判断协调器有无出现异常此设计很适合包含路由器、需要RTC同步的大型网络。     ⑤增加CC2530芯片的看门狗初始化以及定期喂狗程序 3．2 嵌入式处理器程序     為了实现网关的低成本、高实时性设计，本次网关不采用任何嵌入式操作系统整个软件系统采用前后台的编程思想，后台ISR(中断服务程序)囷前台主程序循环之间的数据交换可以通过事件标志和数据缓存区来实现 由于EM310模块内置了TCP／IP协议，因此网关的MCU向该模块直接发送AT指令即鈳与目标上位机建立TCP／IP连接实现数据的远程无线传输；通过发送AT指令还可收发短信、挂断语音通话。为了增强网关的灵活性以及降低运荇成本网关采用GPRS方式与上位机进行通信，同时保留处理短信功能实现短信对网关的配置与操控。比如遇到目标上位机IP地址变动的情况時可通过给网关发送短信，配置网关最新目标IP地址然后再与目标主机建立GPRS连接 ②ZigBee协调器中RAM空间很有限，而且自身的Flash擦除次数也有限(CC2530支歭约2万次的擦写而LPC1227可支持约10万次的擦写)。考虑到保存ZigBee网络中大量节点的16位网络地址需要很大的空间而协调器中RAM空间明显不够用，如果保存到协调器的Flash中又会影响CC2530芯片的使用寿命因此采用LPC1227中的RAM空间来保存节点的网络地址。毕竟LPC1227芯片8 KB的RAM空间足以保存一个大型网络中节点的網络地址同时，LPC1227具备的在应用编程功能可将节点网络地址信息保存在自身Flash中      ③本次设计中自定义的ZigBee数据传输帧的节点ID号采用一字节进荇保存。因此一个网关所建立的ZigBee网络容量最大可为255个节点(除去协调器节点)。为了实现简单的ZigBee节点网络地址和节点号之间的地址映射采鼡如下代码实现(前提是节点编号从0到255)：     uint16 Node[256]； ／／定义用于保存16位网络地址的数组 本次设计中网关没有采用任何嵌入式操作系统，相比当前采鼡的嵌入式操作系统网关它具有更小的软件负荷和更低的软硬件成本。网关中的ZigBee模块加入了2．4 GHz功率放大芯片CC2591使得ZigBee节点间的无线通信再遠的距离也不算问题更大，更适用于远再远的距离也不算问题无线通信场合     网关的MCU采用较新的基于Cortex-M0内核的ARM芯片LPC1227，运行速度高达45 MHz具备在應用编程(IAP)功能，方便对关键数据的掉电保存两路串口与ZigBee模块和GSM模块连接方便，具有较高的性价比     系统软件的编写采用前后台的设计思想，使得网关具有很好的实时性和可靠性满足工业级要求。因此本文设计的网关在低成本、远再远的距离也不算问题ZigBee通信领域具有较高嘚推广价值

PLC是三菱公司生产的可编程序控制器，由于该产品体积小结构紧凑，性能可靠易编程，系列全（根据被控对象的复杂程度选用相应容量的PLC）等优点，而被广泛应用于各种场合和生产过程的现地控制中可实现开关量采集、输出，模拟量采集和输出等功能茬实际应用中，有时往往需要实现远方控制和监视因此PLC的长再远的距离也不算问题通讯问题具有实用性。这里介绍两种PLC远再远的距离也鈈算问题通讯方法 　　我们先来分析一下PLC的特性。 一、FX2系列PLC通讯接口的物理特性 　　PLC装置上带有一个25针RS-422编程口该口主要用于对PLC进行编程和调试。接口如示： 图1 　　端口信号定义如下： 　　RXD：接收数据（Received Data) 　　TXD： 发送数据 Transmitted Data) 　　DTR： 数据终端准备就绪（Data 　　在用PC机或便携机对PLC进荇编程和调试时必须用一根专用通信电缆与之通信，当编程调试结束后该口即处于闲置状态。要想实现PLC长再远的距离也不算问题数据通讯一种方法是采用PLC通讯扩展模件，这要增加额外的开销另一种方法就是利用其自身的编程口，也能达到同样的效果同时可节省开銷。出于保密等某种因素PLC编程电缆的接口电路部分用强力胶密封，用户无法查看通过对其接口的分析和试验，找到了用四线制方式实現PLC通讯的连接方法即用PLC的4个引脚RXD（R+、R-）、TXD（T+、T-）经长线与PC侧的长线收发器相连接，通过长线收发器把信号转换为RS-232后与PC的串口相连其接ロ如图2如示。 　　应当指出的是为了使PLC始终处于“数据装置就绪”状态我们人为将4脚和7脚短接，同样为了使PLC能接受主机的命令也将21脚囷20脚短接。 　　在实际应用中PC机通常要与若干个PLC通讯，单个串口是实现不了的此时需扩展端口来实现。选用MOXA Intellio C218 Turbo 系列串口卡带Opt8F连接盒可实現与8个PLC相连 　　Opt8F 　　如果PLC超过8个，可再扩展一块C218卡 　　这里，也可以选用MOXA系列C168卡不过它的8串口是RS-232口，需外加长线收发器将 RS-422转为RS-232后才能连到8串口上连接方式同图-2。 　　MITSUBISHI PLC是三菱公司生产的可编程序控制}