常见通讯协议精选(九篇)

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第1篇：常见通讯协议范文

关键词： 现场总线通讯； M2M； 可编程逻辑控制器； 工业PC

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）16?0110?04

0 引 言

制造物联是对制造资源信息与产品信息的动态感知、智能处理与优化控制的一种新型制造模式和信息服务模式，是通过将RFID，M2M为代表的物联网技术、先进制造技术与现代管理技术集成应用，构建服务于供应链、制造过程、物流配送、售后服务、再制造等产品各生命周期阶段的基础性、开放性网络系统。将推动制造业向全球化、信息化、智能化、绿色化方向发展。

M2M是制造物联的基础之一，其中M可以是人（Man），也可以是机器（Machine），M2M泛指人、机器之间建立连接的所有技术和手段，旨在通过通信技术将机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信、移动互联通信等不同类型的通信技术有机结合在一起[1?2]。在现有的许多大型工程装备类行业，通常采用可编程逻辑控制器（PLC）作为设备的控制系统。

现有性能可靠、安全性高的PLC产品几乎都被国外企业所垄断，成本较高。并且由于PLC制造商之间存在竞争，不同制造商生产的PLC产品采用的通讯协议不同，之间无法进行直接通讯，因此要想与自身原有的PLC网络兼容，必须购买具有相同品牌PLC的工程装备，选择受到限制[3?4]。

此外，传统的PLC产品并不能直接接入互联网，要想将设备的PLC接入网络，并将设备数据发送至设备制造商实现实时分析、实时预警、故障在线诊断，则必须将PLC通过网络模块接入到企业的局域网中，然后通过VPN的形式才能将数据送回至设备制造商，且传回的数据必须通过WinCC等特定的组态软件进行读取接收，此类软件知识产权固有，无法进行任意地改造开发，极大地增加了维护成本[5]；同时传回的数据无法与企业自身的信息化系统进行数据的互联互通，导致形成信息孤岛[6]；由于PLC的数据传输属于窄带宽即时传输，无法传输现场的视频等数据量较大的信息，传回的数据也不足以判断造成故障的原因。因此这种做法不仅造价极高，而且很难实现预期效果、满足制造物联的需求。

由于传统PLC产品存在上述问题并且很难进行改造，通常采用工业PC与PLC结合[7?9]或者单片机控制器[10]进行控制。单片机控制器之间无法进行设备互联以及与互联网的通信，同时无法实现控制结果的人机界面反馈以及故障诊断、报警等功能，而工业PC由于具有强大的数据通信、 数据处理功能， 可以处理比较复杂的运算过程， 在 Windows下可以使用如 VC++，VB 等可视化编程语言开发良好的人机界面， 可以方便地监视和处理控制过程，因而工业PC+PLC的工业控制系统在国内外已经广泛的应用于离散和连续的过程控制中。综合以上特性，本文选择工业PC与PLC结合的方式，设计了一种智能控制器，替代通用的PLC产品，对制造现场的设备进行智能调节和控制，并可与不同通讯协议的PLC设备进行通讯，可接入互联网、局域网实现产品功能的在线服务。打破了国外产品对PLC行业的长期垄断，自主研发并大大降低了产品成本。

1 智能控制器应用架构

本文设计的智能控制器应用架构如图1所示。

此应用架构共分为三层：感知层、控制层和应用层。其中，感知层包括传感器、阀门、仪表、RFID等信息采集设备，控制层包括不同种类的控制器，本文设计的智能控制器就在这一层，其主要功能包括故障检测、故障报警、应急处理、状态查询等，应用层包含设备运营平台，主要包括用户管理、计量计费、商务营销、资源管理、安全认证等功能模块。

本文设计的智能控制器使用嵌入式A/D、D/A转换器将被控设备上仪表、传感器的模拟信号（电压或是电流的形式）转换成数字信号供控制系统识别，同时将控制系统的数字信号转换成被控设备上仪表、传感器可以识别的模拟信号控制设备运行状态，从而实现控制层与感知层的互联。

对于控制层中不同PLC产品的连接问题，智能控制器集成了自适应PLC网络通信模块，通过自适应PLC网络通讯技术，将复杂的现场总线通讯接口，抽象成单一通讯接口，在接口上使用自适应现场总线通讯协议，根据外部通讯接口的变化自动匹配与之相对应的现场总线协议，打通多现场总线间的通讯壁垒，做到不同控制器之间的无缝连接，实现控制层的内部通信。

智能控制器集成的网络通讯模组，提供GPRS/3G通讯模块支持控制器数据在线移动通讯；提供WiFi模块，可以通过WiFi接入到局域网。支持标准以太网通讯、WiFi通讯、GPRS通讯、3G通讯，保证控制器数据可以实时传输到网络中，实现控制层和应用层的连接。

2 智能控制器设计方案

2.1 智能控制器设计结构图

本文设计的智能控制器设计结构图如图2所示。

该智能控制器以嵌入式主板为基础，嵌入式主板为嵌入式X86主板、嵌入式ARM主板或其他具有类似功能的主板。集成硬盘、显示器、数/模，模/数转换模块、数字信号采集板、自适应PLC通讯模块和网络通讯模组，采用Windows操作系统，通过数模/模数转换模块与被控装备上的传感器、仪表、阀门等设备进行数据交换，对被控装备进行控制和调节；智能控制器可通过自适应PLC通讯模块与多种PLC设备如上位机、总控机进行数据交换，可通过网络通讯模组接入互联网、局域网等网络，进入产品运维平台，实现远程在线服务。

2.2 各模块具体设计实现

2.2.1 智能控制器主板设计

（1）嵌入式并行处理技术的应用。传统PLC控制系统中，CPU“顺序扫描，不断循环”的工作方式决定了PLC在执行时，指令必须短小精悍，且只能串行，无法并行处理指令，限制了PLC的控制实现，使其无法实现复杂的控制算法和控制功能。

本文设计的智能控制器通过对嵌入式并行处理系统架构和任务并行协同处理技术的研究，采用嵌入式并行处理架构CPU，取代传统的单片机、PLC等串行处理架构CPU，作为控制系统的控制芯片，结合增强型的DSP指令集，增加了对并行任务处理的支持、快速的中断处理和硬件I/O支持、低开销或无开销循环及跳转的硬件支持、单周期内操作的多个硬件地址产生器的支持，比16位单片机单指令执行时间快8～10倍，完成一次乘加运算快16～30倍，即具备了传统单片机、PLC的高稳定性、高精度的特点，同时又提高了整个系统的运行效率，使系统的控制功能更加丰富、高效。

（2）高级PID控制器算法的实现。PID 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，其核心算法由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成[11]，通过对，和进行参数设定，来适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统，通过配置可用于温度、压力、流量等参数的单回路控制方案[12]。PID控制器算法有三种，分别为增量式算法、位置式算法和微分先行[13]。

传统的控制系统如PLC中，通常会集成PID控制算法函数，供控制功能开发人员调用，对温度、压力、功率等模拟量参数进行调整，但不同品牌的PLC集成的PID控制算法各不相同，且作为核心算法固化在PLC控制器内部，设计人员无法选择或更改，这就要求在控制系统的设计过程中针对不同类型的控制需求来选择使用不同品牌的PLC控制器，且一旦选定后将无法更改，这给系统的设计、开发，后期的维护带来很多的麻烦。

本智能控制器根据三种PID算法的不同特点，通过设定参数的方式让系统设计人员在系统设计及后期维护过程中灵活选择，而不影响系统已有的控制功能。

PID算法实现：

[ut=Kpet+1T10teτdτ+TDdetdt] （1）

式中：Kp为比例放大系数；TI为积分时间；TD为微分时间。

2.2.2 嵌入式A/D、D/A转换器应用

A/D、D/A转换器是控制器与被控设备之间数据传输的纽带，其性能指标主要通过取样与保持、 量化与编码、分辨率、转换误差、转换时间、绝对精准度、相对精准度等几个指标来衡量，传统的PLC控制系统中的A/D、D/A转换器受其自身和外部条件限制，在抗干扰能力上比较差，在强电压、高电磁干扰的信号源的采样上容易出现“毛刺”或电源纹波，降低了信号的分辨率和精准度，使得在一些对信号精度要求高的自控设备上无法达到控制要求。

本文设计的智能控制器通过对嵌入式A/D、D/A转换设计技术、多值A/D转换器及数字滤波器技术的研究，在降低A/D、D/A转换器体积和功耗的情况下，采用数字滤波算法增强A/D、D/A转换器的抗干扰能力，提高信号转换的分辨率和精准度。

2.2.3 自适应PLC网络通讯模块的设计

本控制器集成的自适应PLC通讯模块，包括与嵌入式主板匹配的标准通讯口、与各种PLC设备匹配的多种通讯口，如PCI，RJ45，RS 232，RS 485等通讯接口及各种PLC通讯协议。嵌入式主板通过标准通讯口与自适应PLC通讯模块上的标准通讯口进行通讯，自适应PLC通讯模块可选用各种通讯口与不同的PLC设备进行通讯。当自适应PLC通讯模块与PLC设备进行通讯时，如果PLC设备支持RJ45，RS 232，RS 485通讯接口则优先选用，否则，则选用PCI通讯口，通过扩展PLC通讯卡与这些PLC设备进行通讯。其中PLC通讯卡可根据与之进行通讯的PLC设备进行选择，如与西门子系列PLC设备进行通讯时，可选用西门子品牌的通讯卡。

该自适应PLC通讯模块具有协议自动匹配功能，可根据与之通讯的PLC设备的通讯协议，自动进行协议匹配，建立通讯连接。模块结构图如3所示。

（1）多工业现场总线自适应技术实现。目前世界上存在着大约40余种现场总线，虽然早在1984年国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就开始着手制定现场总线的标准，但由于各个国家各个公司的利益之争，所以至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以统一。这种现象的存在使得通用控制系统在设计和实现的过程中需要针对不同的现场总线进行设计和考量，增大了系统设计的难度，而且无法从根本上解决多现场总线间通讯的问题。

本文设计的智能控制器设计的自适应现场总线通讯协议技术将复杂的现场总线通讯接口，抽象成单一通讯接口，在接口上使用自适应现场总线通讯协议，根据外部通讯接口的变化自动匹配与之相对应的现场总线协议，打通多现场总线间的通讯壁垒，做到无缝切换，降低了控制系统的设计、开发难度。示意图如图4所示。

（2）高可靠性实时通信技术应用。随着现代控制系统功能的日益强大，对现场控制数据的多样性和复杂性要求也越来越高，未来的现场控制数据将不再只是单纯的信号片段，会出现对音频、视频，甚至是三维虚拟现实的数据传递，而传统的现场总线通信技术更多的是应用于小数据量的传递，对这种大数据的信号处理往往力不从心，存在带宽不足，或投资成本过高的情况。

本文设计的智能控制器在实现数据实时通讯协议时充分考虑到了未来的发展，将数据按类型进行分类，针对不同的分类采取不同的传输策略；采用基于带宽预留方式的调度机制，采用EDF实时调度算法，在大数据量传输的过程中保证带宽的合理使用；采用基于时间片的分时调度方式，提高实时数据的传输效率，保证数据传输的实时性和可靠性。

（3）控制功能通讯安全技术应用。本文设计的智能控制器研究了高可靠性的加密算法对数据加密，保障数据内容安全性；建立证书认证体系，保障数据传输过程中数据发起端和数据接收端的可信性；加入密钥管理与协商机制，增强整个数据传输体系的可靠性；根据通讯类型的不同采用不同等级的安全认证策略，在控制器与控制器间，采用轻量级加密算法和证书认证流程，加入密钥管理与协商机制，在不影响数据传输速度的情况下，提高数据安全；在控制器与服务器间，采用深度加密算法和严格的证书认证流程，同时增强密钥管理机制与协商机制，保障数据安全。

3 结 语

本文针对大型工程类装备存在的异构网络PLC之间无法互联，无法实现制造物联中M2M互联模式的问题，自主研发设计了一种智能控制器对设备进行智能调节和控制，并可与不同通讯协议的PLC设备进行通讯，可接入互联网、局域网实现产品功能的在线服务，性能上完全可以取代市场上的传统PLC，同时降低了成本，打破了国外企业对PLC行业的长期垄断。

参考文献

[1] 沈苏彬，范曲立，宗平，等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报，2009（6）：10?11.

[2] 朱洪波，杨龙祥，于全.物联网的技术思想与应用策略研究[J]. 通信学报，2010（11）：2?9.

[3] 陈虎.开放式控制器能否成为中国装备控制器技术的新机遇[J].机械工人冷加工，2004（9）：29?31，47.

[4] 陶杰.一种适合于多个不同品牌小型PLC的链接系统设计[J]. 苏州大学学报：工科版，2009（6）：58?62.

[5] 谭威.基于PLC的工业控制系统的设计与实现[D].武汉：华中科技大学，2007.

[6] 胡涛，苏建良，石剑锋.PLC技术与应用及其发展分析[J].机床与液压，2005（11）：135?137.

[7] 孙强，许开君，石剑锋.工业PC和PLC通讯设计[J].西安理工大学学报，1994（10）：117?121.

[8] 陈佳，刘林林，熊伟，等.工业PC和PLC通讯设计[J].工业控制计算机，2009（1）：5?9.

[9] 席盛代.基于PC+PLC 工业控制系统的应用与发展趋势[J].工业控制计算机，2008（7）：1?2.

[10] 陈跃东，朗朗.单片机控制器在卷染机中的应用[J].电子科技大学学报，2003（3）：94?98.

[11] LU Jia?liang， CHEN Guan?rong， YING Hao. Predictive fuzzy PID control： theory， design and simulation [J]. Information Sciences， 2001， 137（1/4）： 157?187.

第2篇：常见通讯协议范文

幻腾智能首航套装是一套即插即用的数字化生活终端产品。套装里面含有两个智能灯（Nova）、一个无线开关（Stick N Press）、一个环境控制器（EcoTower）和一个网关（TelePort）。通过这个套装，用户可以轻松体验到科技带来的全新生活体验。

幻腾的技术优势

Phantom通讯协议是幻腾自主研发、专为家居数字化设计的通讯协议，它允许各个设备之间进行无线通讯。它采用2.4GHz的通信频段，通讯范围与Wifi相当。同时结构化的地址分配规则，比行业内领先的Zigbee协议支持更大的网络直径。采用AES128链路层安全机制，达到美国军用加密级别。系统还采用多跳的动态数据路由，自主组网，支持用户在购买新设备后自动识别，自动联通。

Nova智能灯

Nova智能灯是一款的亮度、色温可调的LED灯泡，功率为5W，照明亮度与普通50W白炽灯相当，工作时间长达10000小时。在灯泡内，集成有幻腾通讯与控制模块，只需将智能灯拧在灯座上，便可以用手机或无线开关对灯进行控制。你可以用手机无级调节灯光的亮度，还可以自由切换白光、暖光照明，甚至可以用定时功能，自动开关灯。在你工作的时候，你可以用白光集中精力；晚上回家的时候，暖色的灯光更容易让你放松；你甚至可以设置用灯光在每天早晨将你唤醒。纯白或是暖色？轻轻一点，一切变化随心情。

Stick’N’Press无线按钮

家庭生活中，简单如开关灯，人们已经很习惯使用传统开关进行操作，使用手机反而比较麻烦。由此，幻腾设计了Stick’N’Press 无线开关，来作为手机操作的补充。通过采用超低功耗技术设计，该开关可以在不充电的情况下工作3-5年。你可以将其贴在任何地方，通过手机上简单的勾选，便可设定该开关所控制的设备数量与类型。你可以自由的将其带到任何地方、贴在任何地方，比如床头、书桌上甚至茶几边，这样，不用起身，便可以随手关灯了。

EcoTower环境控制器

EcoTower环境控制器是一款集温湿度检测、空气质量检测、温湿度远程管理等功能于一身的智能终端。只需简单的插上电源，你便可以通过手机查询家里的温湿度值、空气质量指数（EcoTower环境控制器可以测量包括氨气、氮氧化物、苯、酒精、烟雾、二氧化碳等大部分室内污染物）以及远程对家里的温度进行调节。说到温度调节，我在拿到产品之前还在奇怪它是如何实现对温度的控制，原来EcoTower环境控制器上内置了一个类似红外学习型遥控的装置，可以学习家里空调遥控器的按键功能，然后按照用户远程发来的指令启动/关闭以及调节温度。如此一来，炎炎夏日，在回家的路上即可启动家里的空调，到家即可享受到迎面而来的清爽。

TelePort网关

作为所有幻腾智能的上网入口，TelePort网关连接了所有的幻腾智能设备。通过网关，你可以用手机实现对各类智能设备的配置和控制。通过多跳的Phantom通信协议，TelePort网关可以以任意一个设备为中继，从而将整个屋内的设备均连接在一起。然而如定时开关灯或无线按钮控制灯等本地操作，则不需经过该网关，即使没有网络时，依然可以工作。

第3篇：常见通讯协议范文

可逆起动器具有两个型号相同、电源进线接线相序相反的接触器（现在常见的为真空接触器），两接触器可分别控制电机正转和反转。为防止两接触器同时接通而导致短路故障，可逆起动器中两接触器之间具有互锁的电路。可逆接通与分断及可逆转换试验是交替分别测试两个接触器的接通与分断10倍（额定工作电流≤100A）或8倍（额定工作电流＞100A）可逆起动器主回路额定电流的能力。在试验过程中必须严格控制两接触器的接通和分断顺序，防止同时接通而发生短路。试验流程为：根据可逆起动器主回路可逆接通与分断及可逆转换试验需要电流和电压值及功率因数要求，计算在试验电路中需要投入的阻抗的大小；通过阻抗调节控制柜投入计算阻抗；主电路送电，调试出所需功率因数及电流；试验系统主回路接入可逆起动器主电路；采用设计的可编程逻辑控制器控制系统控制可逆接触器两接触器的接通与分断。

2设计要点

2.1可编程逻辑控制器性能

本次设计采用西门子S7-200CN型可编程逻辑控制器，本机集成8输入/6输出共14个数字量输入/输出点，可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。24V直流输入，24V直流输出，100～230V交流电源，24V直流输入继电器输出。

2.2PLC外接电路设计

该附加系统外接电路需接入线圈电压为DC24V的继电接触器两个，起动按钮一个及停止按钮一个。其中K1、K2为两个外加线圈电压DC24V的继电接触器，线圈电路中分别串联K2、K1常闭触点实现互锁功能，防止程序时间间隔设计或操作过程中的误操作而导致K1、K2同时接通,出现试验系统主电路短路事故。试验中，通过控制接触继电器K1、K2线圈的通断电，利用其常开触点的接通与分断，控制可逆起动器接触器线圈的通断电，实现可逆起动器接触器的接通与分断。启动按钮给可编程逻辑控制器提供触发信号，可编程逻辑控制器开始运作。停止按钮实现中止功能，可随时中止试验。

2.3试验系统与可逆起动器的连接

可逆起动器主电路与控制电路分开。在原接通通断试验系统变压器与阻抗柜（电阻、电感调节控制柜）的基础上调试试验所需电压及电流，接入可逆起动器主电路。试验系统提供与可逆起动器的断路器线圈电压相对应的电源单独给断路器线圈供电。KM1、KM2为可逆起动器两断路器线圈，分别串联于接触继电器K1、K2常开点，通过控制接触继电器K1、K2常开点的交替合分实现可逆起动器两断路器线圈的交替接通与分断。

3试验操作

第4篇：常见通讯协议范文

关键词：OBDII 检测仪 TL718 蓝牙 智能手机

0 引言

随着汽车科技的不断发展，自动化电控技术得到广泛的应用，汽车采用了大量的电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU），汽车的维修和保养不再是简单的机械操作，而是越来越倚重电子化、数字化、移动化的专业检测工具。现阶段应用最为广泛的专业检测工具是利用汽车自身电子控制单元配合第二代在线故障诊断系统（On Broad Diagnostic System Ⅱ，OBDⅡ）实现汽车的自动化诊断[1]。

常见的汽车专用的检测工具比较昂贵，动辄几千块或者上万块，很难做到每个维修工位配一台检测设备。而且它的大多数高级的功能在解决常用故障时，基本上用不到的。本文介绍汽车信息检测仪就是一种价格便宜（五十块钱），能够实现故障码读取，数据流读取等常用功能的迷你型检测仪。

同时利用本文介绍的检测仪也能满足车主希望随时了解自己爱车各项运行参数的愿望。例如：瞬时油耗，平均油耗等等，以及是否有故障代码，具体是什么故障代码。这样在维修时，对汽车的故障有个大概的了解，不至于被汽车维修厂夸大故障，更换不需要更换的器件，花费不必要的费用。

1 系统组成

图1是检测仪的基本组成图，基于TL178的蓝牙迷你型OBDII汽车信息检测仪以TL178芯片为核心，该芯片内部集成了大量的标准OBDII协议，配合相应的电路，做成为一个体积身份证大小的电子装置。将该装置连接在汽车OBDII诊断接口，将汽车的各项参数读取出来，再通过无线蓝牙技术发射出来。同时利用现在被广泛使用的智能手机作为人机交互装置，智能手机自带的蓝牙接口接受检测仪发送出来的数据，并通过智能手机的屏幕利用图形和动画的形式来直观形象的显示各项参数。

图1 检测仪组成图

1.1 OBDII介绍

ECU的引入极大地提高了汽车的动力性、舒适性、安全性和经济性。然而，将ECU引入发动机电控系统之后在提高汽车性能的同时也引发了故障类型难以判定的问题。

针对该情况，从20世纪80年代起，美、同、欧等地的汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备车载自诊断模块。这就是第一代车载自诊断系统（OBD-I）。为了统一标准，并且更为严格的对汽车的排放进行监控，美国汽车工程师协会（SAE，Society of Automotive Engineers）1988年制定了OBD-II标准。OBD-II实行标准的检测程序，并且具有严格的排放针对性，用于实时监测汽车尾气排放情况[2]。目前OBD-II系统已经被全世界范围要求强制安装了。只是欧洲各国和中国汽车上强制安装的是EOBD系统，EOBD系统和OBD-II系统各项标准基本上是相同，只有很少一部分具体参数要求上有不同[3]。

OBDII的物理接口根据ISO DIS 15031 3中相关内容规定是一个如图2所示16针的插座。其中1，3，8， 9，11，12和13未做分配，可由车辆制造厂定义。2，6，7，10，14和15是用作诊断通讯的。根据实际使用的通讯协议的不同，它们往往不会都被使用，未使用的可由车辆制造厂定义。

OBDII标准使用的通讯协议一般有： ISO 9141-2，ISO 14230-4（KWP2000），SAE J1850PWM，SAE J1850

VPM，ISO15765-4。现在越来越多的车使用的是ISO15765-4协议，这是今后OBD-II通讯协议发展的一个趋势。不同的车型可以根据以上具体的标准协议对车辆的各种运行工况、故障代码和数据流等信息进行读取。

1.2 芯片TL718特点

TL718芯片是一个集成常规汽车通讯的协议芯片，具有完全的自主知识产权开发，现已支持16种常规的汽车通讯协议，可跟现在的绝大部分汽车的各种控制模块进行诊断通讯。

目前市面上也有利用ELM327芯片做的类似汽车的检测仪。但是TL718比ELM327有如下一些优点。

①增加了BOSCH的KW1281协议、大众CAN VW TP2.0、通用GMALDL160/8192讯协议。②增加了ISO

15765-2混合地址模式的多桢数据（FLOW CONTROL）通讯功能，以增加对厂家专用诊断功能的支持。③增加多条AT指令，对协议进行扩展使用，使TL718附合大部分厂商专用的OBD诊断。并且可以自带串口直接升级功能。

2 检测仪的硬件电路组成

2.1 TL718电路

图3 TL718电路图

图3所示的是TL718的电路图，OBDII接口提供的12V电源通过MC34063芯片转换成5V电压供给TL718，晶振X2的震荡频率为20MHZ，它为TL718提供时钟信号，电容C80和C81是用来帮助晶振稳定起振的。电阻R80、R81，二极管D80和电容C84组成一个上电复位电路，其中二极管D80起到一个电流快速释放功能，保证复位的可靠性。电阻R85、R86和发光二极管D81、D82组成一个通信指示电路。当OBD上有数据通信时D82会闪烁；当串口上有数据通信时D81会闪烁。电容C82，C83是TL718的电源去耦电容，帮助减少TL718电源引脚处电源的波动。

2.2 K总线接口电路

图4 K总线接口电路

图4所示的是检测仪中K总线接口电路图，通过该电路可将汽车OBDII接口中K总线上的数据读取到芯片TL718中，也可以将TL718的数据通过该电路发送到汽车的K总线上。通过三极管Q1，Q2的开关状态，对外输出0或12V的电平，形成K线数字信号的输出。同时通过运算放大器LM339A对K线上的输入信号进行处理，变成0或5V伏数字通讯信号，并将它传送给T718。这里的运算放大器起到一个电压比较器的作用，并且两个运放的反向输入端是连接在一起的，工作时输出的是一个差分信号。

2.3 J1850总线接口电路

图5 J1850总线接口电路

图5所示的是检测仪中J1850总线接口电路图，通过该电路可将汽车OBDII接口中J1850总线上的数据读取到芯片TL718中，也可以将TL718的数据通过该电路发送到汽车的J1850总线上。J1850有两种工作模式分别是VPM和PWM。TL718都能支持，并且能自动识别。当工作VPM模式下时TL718的第三脚输出高电平，让电压调节器LM317输出8V电平，使用单总线，信号通过J1850+进入运算放大器，经过出来后进入TL718。当工作在PWM模式下时TL718的第三脚输出低电平，让电压调节器输出5V电平，使用双总线，信号通过J1850+和J1850-进入运算放大器，经过出来后进入TL718。

2.4 CAN总线接口电路

图6 CAN总线接口电路

图6所示的是检测仪中CAB总线接口电路图，通过该电路可将汽车OBDII接口中CAN总线上的数据读取到芯片TL718中，也可以将TL718的数据通过该电路发送到汽车的CAN总线上。CAN总线接口电路以CAN收发芯片MCP2251为核心搭建起来的，将来自TL718的TTL电平的信号转换成符合CAN总线要求的差分信号，提高信号的抗干扰能力，并且使其能够挂接在已有多个CAN节点的汽车CAN网络上。电容C70是为芯片MCP2251提供电源去耦作用，让其工作更稳定。电阻R71，R72和电容C71、C72形成一个简单的滤波电路，减少总线干扰。

2.5 蓝牙接口电路

为了能方便的和智能手机、智能平板连接，显示，我们必须为检测仪配备了一个蓝牙接口。该检测仪的蓝牙接口模块选用业内比较有声誉企业――广州汇承信息科技有限公司提供蓝牙串口模块，型号为HC-06。图7分别显示该模块的电路原理。

图7 蓝牙接口模块电路原理图

该模块体积小巧，性能稳定，价格便宜。该模块的1，2脚为串口脚，将模块的1，2脚和TL718的17，18脚连接在一起，就能将TL718的串口信号通过HC-06蓝牙模块转化成蓝牙信号[3]。带有蓝牙功能的智能手机就能通过蓝牙接口接收到TL718传送出来的数据。选用成品模块的好处是减少研发的时间，将更多的精力集中在检测仪其他关键电路的设计上。

3 操作演示

目前市面上的绝大部分Android智能手机和平板电脑都带有蓝牙接口。只要在手机上下载并安装一个名为“车况检测大师”的免费APP软件。就能通过蓝牙接口利用该软件来观察、读取大量的汽车发动机参数。具体数据读取方法：

①把检测仪连接到汽车的OBDII诊断接口上接上车后，把车发动起来。②打开手机进入无线和网络->蓝牙设置->把蓝牙打上勾，接着会扫描设备，会发现OBDII（或者OBD2ECU）这个设备，选中匹配，密码为：1234。③打开车况监控软件，在软件的那个大圆圈界面，按手机上面的按钮，屏幕下方会弹出一排按钮，里面有个设置，点击设置进去，里面有个适配器设置，进入设置界面OBD适配器设置下的连接方式：蓝牙选择蓝牙设备：OBDII（或者OBD2ECU）。

正确的执行上面的步骤后，手机和检测仪就通过蓝牙接口连接在一起了，可以在“车况检测大师”上观察到OBDII诊断接口上传输的大量的汽车状态的数据。如图8所示：

图8 软件界面及显示

4 结束语

现代汽车维修倾向以机电系统诊断为核心的诊断技术。自诊系统能够在汽车运行过程中不断地监测电子控制系统各种运行参数，一旦发生异常情况，依特定演算法解析出故障[4]。

利用TL718芯片为核心，配合适当电路做成的检测仪，能够将汽车自诊系统的诊断信息实时的传输到手机上。这种检测仪相比那些动辄几千块的专用检测仪优点很明显。价格便宜，体积小，使用方便，及具大规模推广的市场前景。对于修理厂他们只需要装备少量的专用检测仪供全厂共同使用，对于单个的维修工位可以每个工位配一个本文介绍的检测仪。维修人员使用起来也方便，效率也高。

参考文献：

[1]黄晓东，王彪，黄晓华.基于ELM327的车载故障诊断系统开发[J].九江职业技术学院学报，2012（3）：14-15.

[2]杨永昌，陈凯.OBD汽车诊断系统在汽车检测中的应用[J].价值工程，2013（6）：172-173.

第5篇：常见通讯协议范文

我手中也刚好有两个A2共享盒子，自己也实际升级成功，能正常收看138°E 的Ku波段数码天空和146°E 的Ku波段华人卫视等节目。现在将自己的经验和了解到情况告知各位正拥有A2盒子的朋友，或有所帮助。根据使用观察上来看图像解析比原来V2.5共享解码稍慢，或许与网络服务器有关吧。

对于A2共享盒子升级3.0版本系统有几个办法，最简单的办法是找到A2服务商让其帮自己升级，对于只有1个盒子的朋友、不想自己折腾麻烦的情况下此方法最佳。

其二是会使用电烙铁的具备基本电子知识的朋友，可以在A2共享商处购买到已经使用编程器写好升级程序的24C64芯片，自己焊下原芯片将其更换。需要注意到是使用普通烙铁，建议焊接24C64时断电利用余热焊接。当然也可以下载文件找修手机的商家使用编程器帮你写入升级程序搞定此事。

另外还有的升级A2盒子的办法，就是适合拥有A2等V系统盒子较多或者喜欢折腾捣鼓的朋友采用了。部分升级器材需要自己动手制作或者购买相应成品，有一定的难度。

比如有凤凰读卡器的朋友或者购买此读卡器进行升级A2盒子（支出成本较后两种办法最高，也不保证能够完全成功），先下载bbs.省略/Viewthread.php?tid=28149&highlight=3.0此升级程序是将含有新ID的程序，写入到共享盒的24C64芯片中。此下载包是用凤凰写卡器升级方式，使用方法如下：

1. 打开终端盒，拔掉跳线帽，接上电源，卡片电路板插入凤凰写卡器；

2. 运行升级程序Picbined，选“File”、“Open”，找到并载入最新的“2008A2-24C64.bin”文件；

3. 选“JDM/Phoenix”选项卡，点击“Write”写入，下面进度指示条滚动开始写入。

写完后将跳线帽重新插回。如果有升级不成功或者升不了的，就用U盘把上面的24C64文件拷贝上，找手机修理店把24C64芯片焊下来，帮你搞定不失为一种解决办法！

常用的串行存储器分为24系列与93系列两种，分别有自己独特的通讯协议；24系列目前市面常见的通讯协议有24C01A/02/04/08/16/32/64/256；93系列常见的通讯协议有93C46/56/66/76/86。做为手机或CALL的码片广泛存在于这些通讯设备中。由于串行存储器的接口简单，可使用PC机的打印机接口直接控制，无需外部电源，制作使用极其方便。使用打印机接口的24CXX读写器图片及原理图如下所示：

注：本处资料来源为网络原作者渔歌。IC卡封装的管脚定义与IC芯片的管脚定义不同。同时在屏幕的底部显示调入的文件名，起始及结束地址，以及校验和24CXX.EXE约26.7Kbytes，使用打印口LPT1（即口地址为378H），支持ATMEL 24C01A/02/04/08/16/32/64/128/256的读写，以及与ATMEL产品兼容的芯片的编程。读写速度完全取决于芯片的速度，写完一片24C256需102秒，每一字节约3.1ms。读者可按照上图自制，并下载24CXX.EXE即可。当然也可以直接在网站购买成品，仅收少量成本费用。

24系列芯片提供了按页写入的模式，以提高芯片的读写速度，页面的大小为8~64字节，与具体芯片有关；使用页写模式并结合顺序读出可得到极高的读写速度，以下列出对24C32~24C256使用高速读写的实测数据。其所需时间为写完整片，然后再逐一字节读出校验的时间总和。

下载该程序24cxx_rw.zip（省略/diy/24CXXprogram/24cxx_rw.zip），美中不足的是24cxx好像只能在DOS和95、98下运行，还好下面两个中文版本的软件有同样的功能。

1. 烧友林晓斌开发出了24cxxXP下使用的中文版本，详情介绍 省略/diy/24CXXprogram/w24cxx.htm，下载carddiy.省略/software/W24CXX.zip。

2. 王鑫开发的简洁明了的读写24cxx的软件（省略/diy/24CXXprogram/24c64.rar）。在笔记本XP下验证很好使用，但只能写24c64以下版本。刚好可以写A2盒子，自己不想DIY或者不便制作的朋友可以在渔歌网站购买，支出成本同购买成品器材升级比较而言为最低，成功率也最高。

另外还有在DS系统下操作的一款实用的串行E2PROM读写软件，24CXX及93CXX（也可以在渔歌网站下载到，其应用操作相比在windosxp系统下则不是那么顺手了，需要记住相应的操作命令。）

最后一种升级A2的办法就是购买或者自己制作一个写卡数据线（小工具）可以不用焊下芯卡，对盒子也不进行任何改制；只要需专用串口线和接插件。操作简单，适用于主板自带串行接口的台式机。以下为引用互联网相关资料。

A2共享盒主要特点：升级接口是6芯插座（像电话机的接口），主板上有一个16脚针式插座，内有atmea8贴片装2只，24C64一片，RTL8019一只。

16脚专用插座内部顺时针2～8～9脚短路，也可在A2线路板顺时针2~8脚再返回（1脚下方）9脚直接用细线短路连接，写入升级程序后须解除。

软件教程：

一、下载汉化小马软件：

省略/bbs/image/a2_24c64/PonyProg2000cn_a2.exe （注：一定要使用我们提供的软件，否则不保证好用）

如果出现下图：（下载英文原版、安装ponyprogV206c.exe） 省略/bbs/image/a2_24c64/ponyprogV206c.exe

A2数据文件下载：

省略/ 下载A2，V共享卡升级3.0数码及146华人bin文件。

二、运行小马软件、配置、调入数据文件、写入或读出

1、接口配置如下图：

2、设置芯片型号：

3、调入24C64的数据文件（以共享商提供的为准）

4、把数据写入24C64

第6篇：常见通讯协议范文

同时在测量功能增大的情况下，融入了通讯功能，通过通讯方式可以将测量的电气参数传送给监控中心，以便构成配电自动化监控网络或者完成抄表系统。常见的通讯方式有RS485、Profibus等。

同时还具有对于电气参数的模拟量输出。通常以4-20mA的电流方式输出，用户可以通过对智能配电仪表的设定来选择输出的电气参数。

一，智能大厦配电系统构成

智能大厦弱电系统融计算机技术、网络技术、现代控制技术、图形显示技术及通信技术于一体，是智能建筑极其重要的组成部分，它监督整栋大厦的全部机电设备。弱电系统一般包括楼宇自动化系统(BAs)、消防自动化报警子系统(FAs)、智能配电子系统(AEC)、安防子系统(sAS)、卫星接收及有线电视子系统(CATV)、车库管理子系统(CPS)、公共广播及紧急广播子系统(PAs)。弱电系统的集成就是将各分系统集成到一个统一的平台下，实现联动控制、信息共享，以便对整栋建筑的管理。

智能建筑的目标是在系统一体化集成的基础上，通过系统集成来实现信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理。

智能配电系统作为智能建筑信息系统(BAS)的重要组成部分，其中主要产品为智能配电仪表，如AEC公司的6800、4620等。

美国能源控制公司(AEC)作为智能配电领域的专业厂商，向业界提供先进的全系列智能配电仪表，如下：

1．AEC智能配电仪表

2．AEC综合保护测控单元

3．AEC智能配电系统

二，先进的AEC智能配电仪表，适用于楼宇自控系统(BAS)

1、 先进的楼宇自控系统具备良好的开放性

当前世界上众多楼字自控系统(BAs)产品供应商云集中国大陆，尤其是上海。在这里列出一些比较著名的公司(产品)名称：Honeywell，Johnson Controls，Landis&Staefa，Satchwell，ST E&E，CaradonTrend，Andover，Siebel，CSI(C0ntrolSystem International)，TA(Tour&AndersonAB)，Auto Matrix等等。

考察这些B AS产品和外部设备的数据交换能力或者说开放性能，可以说有多种多样的情况。但通过分析综合，这些产品和外部设备的数据交换能力，大致可分为以下几种情况：

①产品支持某种标准的数据交换协议，具有很好的开放性能。例如支持微软Windows操作系统下的OPC(OLE for Process Contr01)功能；或者动态数据交换(DDE)功能，数据交换通过软件实现，不需要硬件接口；公开接口技术的详细规格、说明，接口软件随系统监控软件一起售于用户，开发通讯功能不必向产品供应商另外支付费用。以上著名公司的主流产品完全符合这一条，AEC的产品也同样符合这样的要求。

②产品支持某种标准的数据交换协议，具有一定的开放性能。例如具有DDE功能，或者有其它某种软件数据交换工具，像API函数接口，但不公开有关软件技术的详细规格、说明，用户开发数据通讯功能需要另外购买支持这种功能的软件，有的产品可能还要增配相应的硬件。目前一些国内公司的产品属于这种情况。

③没有软件数据交换功能，但在控制机上具有串行通讯接口，如买方有外部通讯要求，供应商可以提供串行通讯协议，但一般要求买方另外支付一定的费用，并在知识产权方面承担一定的责任。一些公司早期的产品属于这种情况，建议用户尽量避免在21世纪购买20世纪的产品。

④没有软件数据交换功能，也不提供开放的通讯协议。目前很少，最初的BAs属于这种情况。

对于有信息集成要求的项目来说，应优先考虑采用符合上述第1种情况的BAs产品。使用什么方式和集成系统交换数据，在软件工作量方面是差别很大的，这些因素将会反映到系统集成的工作量和成本之中。这里仅举楼宇自控系统产品为例，其它弱电产品和上述情况类似。

由于实施系统信息集成，要求被集成的弱电产品是一个开放的、能够和外部交换数据的系统。这一点适用于所有被集成的弱电子系统产品。AEC的智能配电产品就是这样一个开放的、能够和外部交换数据的系统。

在系统集成工程开展时，作为系统集成商应负全面的责任，他们应将已经掌握的各种接口资料，向业主、设计院和建设者提出客观的参考意见。他们应向所有子系统供货商提出系统集成方案中关于实现数据通讯的技术要求，由各子系统供货商承担责任，提供关于通讯接口的技术资料。他们应和各子系统供货商建立融洽的合作关系，因为集成系统和各子系统通讯接口的设计、技术开发和调试完成，取决于各子系统本身的正常开通及现场数据地址的组织和编程，这种合作关系是极为重要的。

2、利用OPC集成的总体方案

目前，随着网络技术的飞速发展，BMS集成产品的技术趋势也在向着基于真正开放标准和子系统平等的方向发展。因此，本文选取以上主流公司OPC技术实现系统的集成，采用浏览器／服务器(B／S)结构、Web技术的产品。

为了实现数据共享，在统一的界面上对所有的子系统进行监控管理，必须提取所有子系统需要的数据。系统通过运行在各子系统主机上的服务程序采集各个子系统的数据，并加以整理转译存人数据库，同时提供给监控系统。这样，各客户可在客户机上监控子系统的实时工况。各子系统通过OPC客户接口与符合OPC规范的现场设备实现数据交互，中央监控站也是通过OPC客户接口与各子系统实现数据交互。这样，通过标准化的OPC客户接口和OPC服务器接口，中央监控站就可以和各子系统进行数据通信，从而达到控制和管理的目的，实现了系统的集成。因此，系统可以大量地使用不同生产商制造的符合OP C规范的硬件设备和应用软件；采用OPC规范对于系统的修改和升级也带来了极大的方便。

三，应用OPC协议实现楼宇信息系统与智能配电仪表的数据互联及共享

1、OPC协议

OPC协议是为解决应用软件与各种设备驱动程序的通信而产生的一项工业技术规范和标准。它采用客户／服务器规范，并沿用了Microsoft的DCOM体系。通过COM接口，OPC客户程序可以和一个或多个提供商的OPC服务器连接，同时一个OPC服务器也可以同多个客户程序相连，形成多对多的关系。任何支持OPC的产品都可以无缝地实现系统集成。由于OPC技术基于DCOM，所以客户程序和服务器可以分布在不同的主机上，形成网络化的监控系统。

2、 适于OPC协议接口的AEC智能配电仪表

AEC智能配电仪表提供专业的ModBUS协议。

ModBUS,总线是美国莫迪康(Modicon)公司(后被法国施耐德schneider公司收购)在世界上首先推出的基于R$485的总线。ModBUS为Modicon’s BUS(即：Modicon的总线)的缩写。

第7篇：常见通讯协议范文

[关键词]GPKS；供水报警监控系统；城市供水系统

[中图分类号]TV674 [文献标识码]B [文章编号]1672-5158（2013）06-0261-01

本文介绍了城市供水监控系统的设计方案和报警监控系统的总体设计。城市供水主要由于分布的范围大，所以供水报警监控系统是主要的问题。要设计城市供水报警监控系统，就要了解城市供水工艺的流程并进行研究。城市供水系统受到地理条件和城市规模的影响，在报警监控系统中要做好规划。

一、城市供水系统的流程和报警监控系统的总体设计方案

1 城市供水工艺主要包括原水提取、净化处理和净水输送。对于原水提取要监视水源水位、电机电流、取水泵状态、流量、门阀的状态等，一个水源地有一个或多个取水泵。净化处理需要监视储水池水位、电源电压、送水泵状态、流量等机组运行状态，一个水厂的送水泵有一台或多台同时运行，监控系统要控制送水泵的运行和阀门的开关。净水出送要监视管网压力、电机电流和阀门的状态等，还要监视防盗报警状态。城市供水监控系统有一个调度机和多个终端机组成，通过网络连接起来。调度机是接受调度人员的操作并终端机发送相应的命令，接受终端机传送的数据并存储起来，供用户查询，生成和打印报表等终端机可以连接电阻式远传压力表或4-20mAK力变送器，连接4-20mA水位计。终端机有DC24V电源输出，可以主动上发出命令和取消。支持遥测、遥控、精度设置和读取、上发设置、读取等。

2 在供水报警监控系统上。GPRS模块反馈分析数据达到相应报警值自动告知供水报警的地点，是哪个泵站。采集系统负责不同城市的数据的采集，通过GPRS模块数据传送到监控中心。分布在不同城市的采集系统和监控室的上位机系统组成了硬件系统，将组态软件中上位系统传回来的数据进行处理，对不合理的数据通过扬声器发出警报。利用GPRS短信模块发出短信报知警报的地点和事故原因。数据库将采集回来的数据按时间间隔存储起来，利用数据库的数据可以把所有的数据进行有效的分析。

二、硬件系统的设计和报警软件的系统设计

1 分散在城市不同地方的采集系统和上位机系统组成了硬件系统。采集系统的设计是压力的传感器将泵房里出口压力和泵房温度采集，通过4-20mA电流环传送到数据采集模块。水位将采集的数据用开关量24V传送给数据采集模块。数据采集模块将AI通道内的数据和DI通道里进行数据的处理。将处理过的数据传送给GPRS模块。通过接口将测量的电压、电流的数据也传送给GPRS模块，这样GPRS就可以将数据直接传至监控中心。水位传感检测水厂清水池的水位，如果水位太低，则取水泵房需增开机组，保证管网压力和正常供水。如果水位高，则需减少机组的运转，避免不必要的浪费。将水位传感器放置在检测集水进水位，主要监测河床水位，特别在洪水季节，避免洪水进入泵房造成机电设备烧毁，并降低相应的经济损失。

2 监控系统上位机一般都是工控机。也就是工业计算机，通过里面的软件和各种接口，例如串口、以太网等等，采集各种设备的数据，例如PLC、仪表、变频器等等，工控机把数据采集上来，通过软件把数据显示到画面上，可以在工控机上就能看到远程的设备的数据和状态，可以操控，同时也可以统计别的复杂功能。利用GPRS模块数据分析技术，技术指标有：MODEM技术指标、接口、供电等都要特殊的要求。MODEM天线接口是SMA阴头插座，将SMA阳头的插口接在MODEM上。GPRS数据模块的安装，确保SIM卡的金属接触面向外，要将模块安置在相应的位置上，确保模块安装位置的准确到位。天线和模块及工控机连接串口线将GPRS模块和工控机的接口相连接，通过适配器为GPRS提供电源。

3 在报警软件的选用SCADA三遥系统软件。

SCADA三遥系统软件的运行界面如图1所示。系统使用的计算机SCADA自动化技术被叫做计算机的“四遥”技术，该技术包含遥调、遥控、遥信和遥测等四个方面的技术，其是建立在计算机应用平台上的生产活动调度和控制的自动化管理系统。采用该种技术可以有效实现远程现场设备运行的监视与控制，从而履行远程信号报警、参数调节、测量、设备控制、数据采集等。水厂构建完整的SCADA自动化控制系统，全面兼顾和企业内部网络与无线的电调度管理系统之间的衔接，从而形成企业的内网络、调度系统、自控系统之间的有机结合，对水厂的生产运行做有效的自动管理和控制，利用无线电的调度系统和自控系统实现对水厂输水用管网中监测点表现的性能参数做自动监视，并把获得的水厂运行相关数据向企业的内部网络做实时的传送。并对企业的内部网中所有终端在得到合法授权的情况下，实现对水厂运行与管线输水状况的有效监视。该软件系统的采纳，实现了动态化的掌控水厂与输水管线的实际工作状况，水厂运行中相关管理人员更容易掌握生产运行状况，并根据水厂生产运行的状况做出较为合理的工作调度、从而缩减了水厂运营的成本，优化企业生产效率，增强企业的生产管理能力。SCADA三遥系统软件在MicroLogix1500、MicroLogix1000、SLC5/04可编程的控制器内设置了多功能的RS232标准接口通道，这个借口支持的通讯协议是DF1。通讯协议DF1为A-B公司的PLC系统中普遍支持的常见通用协议，其包含不同系列的PLC和装置通讯软件RSLinx的计算机都提供DFl协议的通讯方式，实用该协议能够在PLC前提下完成SCADA系统的构建。

三、报表和趋势曲线

报表是在收集数据中使用非常的方便，有利于工作人员进行统计和总结。报表的建立，是根据用户在数据库中记录的数据，可按要求存储起来，放表用户对这些信息的提取。在图库内建立报表，建立对报表的查询和打印等功能的编辑。趋势曲线分为实时曲线，历史曲线和趋势分析等，实施曲线可以查看数据库和中间点的状态，还可以了解泵站的运行情况。历史曲线应用变量必须是数据库的变量。趋势分析是图形化的历史数据分析界面。

结束语：

城市供水报警监控系统需要实时、有效管理城市供水的重要手段，需要远程的监控报警技术设计。在远程监控系统将传感器的信号通过无线电系系统通过智能端和中心服务器设备联接，使供水系统异常的状态下及时准确的发生警报声并对做出合理的系统报警应变。在报警系统中增设GPRS模块，使网络工具的传输能力得到提升，从而为城市供水报警监控系统的安全管理提供更为可靠的保障。

参考文献

[1]马跃强，金太东，刘微，王文兵，唐忠华，基于GPRS的城市供水报警监控系统的设计[J]，电子设计工程，2011（06）：65-67

第8篇：常见通讯协议范文

【关键词】FPGA；Verilog；全彩画图仪；Bresenham算法

1.引言

随着社会科技的发展以及环保的需求，现在各行各业逐渐向无纸化时代进军，如办公无纸化，无纸实训室等等。所以现在美术专业的学生，小孩子的涂鸦学画画等，都转向了无纸环保的电子画图板。而现在市场上电子画图板都是在电脑上安装画图软件来实现的，而电脑不仅昂贵，而且笨重不易携带，基于这种考虑，设计了基于FPGA的全彩绘图仪。该设计弥补了电脑画图仪的缺陷，而且由于是纯硬件设计，所以响应快，稳定性高。使用时只要接上鼠标和带VGA的显示器就可以工作了。

2.设计方案

2.1 系统总体设计

本设计采用PS2鼠标作为输入，输出分辨率为800*600，刷新率为60Hz的24位真彩色VGA显示。

如图1所示，系统的硬件结构主要由四个部分组成：PS2鼠标、VGA显示器、SDR SDRAM以及FPGA。其中FPGA内部Verilog编程分为五个部分：控制程序模块、PS2鼠标接口模块、VGA显示模块、SDRAM控制模块、直线算法模块。

2.2 系统功能

在控制程序模块协调下，各个模块之间进行数据和控制信号的交互：当PS2鼠标接口检测到鼠标位移时，控制程序将记录鼠标指针位置，并通过VGA显示模块改变当前鼠标指针位置；当检测到鼠标位移的同时鼠标左键处于按下的状态时，控制程序将每次位移的起点坐标和终点坐标传输到直线算法模块进行Bresenham直线算法模拟，并将作为输出的直线模拟坐标集合通过SDRAM控制模块写入SDRAM相应的位置；控制程序同时不断读取SDRAM内存储的显示数据，通过VGA显示模块进行实时显示。

3.模块功能

3.1 PS2鼠标接口模块

3.1.1 PS2鼠标接口模块功能

该模块的功能是根据PS2协议对PS2接口进行控制，以实现对PS2鼠标的配置与操作。

该模块通过对鼠标发送命令和接受命令，首先对鼠标初始化，之后采集鼠标每一次操作（移动，左键和右键操作），并转化为需要的格式作为该模块的输出。

3.1.2 PS2鼠标控制原理[1]

PS2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过Clock（时钟线）同步，并通过Data（数据线）交换数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33KHz，大多数PS2设备工作在10-20KHz。本设计将时钟频率设置为10KHz。

设备和主机的通讯如图2、3所示。

标准的PS/2鼠标支持下面的输入：X（左右）位移、Y（上下）位移、左键、中键和右键。鼠标以一个固定的频率读取这些输入并更新不同的计数器，然后标记出反映的移动和按键状态。

标准的PS/2鼠标发送位移和按键信息给主机采用如图4的3字节数据包格式。

3.2 VGA显示模块

3.2.1 VGA显示模块功能

该模块的功能是通过控制VGA视频DA芯片ADV7123对VGA显示器进行驱动显示，显示分辨率为800*600，刷新率为60Hz，显示内容为SDRAM中存储的显示数据和鼠标指针位置数据。改变SDRAM的内容便能改变屏幕上显示的内容，从而实现实时显示。

3.2.2 VGA显示原理[2]

通过对VGA显示基本工作原理的分析可知，要实现VGA显示，关键是如何实现VGA时序。VGA时序图如图5、6所示，它分为行数据时序和帧数据时序。

由时序图可知，要显示一帧完整的数据，需要产生同步信号SYNC和对应的数据信号。同步信号包括行同步信号HSYNC和场同步信号VSYNC，该信号可根据常见刷新率时序表（图7）确定；对应的数据信号从SDRAM模块中的FIFO中读取。

3.3 SDRAM控制模块

3.3.1 SDRAM控制模块功能

该模块的功能是根据设计需求，参照SDRAM的控制时序，对SDRAM进行读写控制，并将数据输出到一个FIFO，以便VGA显示模块实时读取数据。

3.3.2 SDRAM控制原理[3，4]

由SDRAM的数据手册可知，SDRAM在正常工作前需要进行初始化，步骤如下：1）延时200ns；2）预充电；3）刷新2次；4）设置模式寄存器；5）进入工作状态。每一个操作都需要严格按照时序图的要求对相应信号进行操作。SDRAM提供了多种工作模式，主机需要通过设置模式寄存器来告诉SDRAM所选择的工作模式。寄存器配置如图8所示。

其中RFU表示预留，W.B.L表示写突发长度，TM表示测试模式，CAS Latency表示行列读写延迟，BT表示突发模式，Burst Length表示突发长度。由于本设计采用突发长度为8的BRSW模式（突发读，单字节写），所以寄存器配置为13’b0001000110011。

3.4 直线算法模块

由于鼠标输出数据的特性，鼠标在屏幕上画出来的实际上是一个个的点，当鼠标稍微移动得快一点就不能画出线条。如果要做到画线条，就需要对鼠标输出数据做线性化处理，运用Bresenham直线算法[5]进行点阵直线模拟。

实现Bresenham直线算法的步骤如下：

1）判断输入两个点坐标数据D1（x1，y1）和D2（x2，y2）的位置关系以及坐标差（dx，dy）；

2）比较dx与dy的大小；

3）令比较参量p=2*dy-dx；

4）根据D1和D2的位置关系以及之前dx与dy的大小关系，将（x1±dx，y1±dy）作为一个输出；

5）如果dx=0，则跳至步骤7，否则跳至步骤6；

6）如果p

7）算法完成。

4.测试结果

本设计采用了ABC_PN学习板进行测试。该学习板包含本系统所需所有器件，使用的FPGA是Altera公司的Cyclone2系列器件EP2C8Q208C8，包含8256个逻辑单元，完全满足本系统的资源需求。

图9为系统的RTL级视图。经测试，PS2鼠标正常工作，VGA显示器正确显示图像输出，证明了设计的正确性。

5.结束语

以上介绍了一种基于FPGA的全彩画图仪，由Verilog语言设计。目前设计的资源利用率较低，有很大的扩展空间；设计采用的是模块化设计的思想，所以方便更改和移植，可根据不同的需要进行输入输出接口和算法设计，从而满足各种需求。

参考文献

[1]PS/2技术参考[EB/OL]，2002.

[2]VGA驱动及实现[EB/OL]，2009.

[3]K4S643232C datasheet[EB/OL].Samsung，1999.

[4]王艳春.基于FPGA的SDRAM的控制器实现与性能分析[J].电子测试，2010，12：44-46.

第9篇：常见通讯协议范文

智能汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、移动通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。汽车要实现智能化，关键是要跟人类一样，拥有一颗智慧的大脑和一身发达的神经网络。

一、智能汽车的“大脑”——车载操作系统

车载操作系统之于汽车，就好比Windows之于计算机，Android/iOS之于智能手机，是汽车智能化的前提和基础。

目前常见的车载操作系统有Windows CE、Android、Linux和QNX。上代主流系统Windows CE因缺乏原厂的技术支持将逐渐退出市场；Android/Linux由于采用宏内核架构，核心代码有上千万条，存在着启动慢、易死机、研发成本高、安全性差等劣势，短期内难以适用于汽车环境；而QNX采用微内核架构，安全性、稳定性和实时性较好，且支持Android应用生态，是目前最为理想的车载操作系统，占据了全球超过60%的市场份额。福特汽车在构建其新一代车载智能信息娱乐系统SYNC 3时就放弃了Windows CE转而采用QNX。

二、智能汽车的“神经”——新一代汽车总线技术

汽车总线是通过某种通讯协议(如CAN)将汽车内部的各个ECU(电子控制单元)节点联结起来，通过数据线“分时复用”方式形成的汽车内部局域网络。目前常见的汽车总线技术包括CAN总线、MOST总线和FlexRay总线等。

随着汽车智能化程度不断提高，传统的汽车总线技术在带宽上逐渐无法满足车内信息的传输需求，因此宝马、博通及哈曼等联合研发出传输带宽更高的车载以太网技术(Ethernet AVB)。宝马于2013年推出的新款X5可以算作车载以太网大规模应用的开始。

麦肯锡认为，智能汽车将成为决定未来经济的12大颠覆技术之一，并预测2025年智能汽车的潜在经济影响为2000亿至1.9万亿美元。中国在《中国制造2025》中也提出，到2025年掌握汽车智能化核心技术，基本完成汽车产业转型升级，“汽车智能化”成为未来发展的重要方向。