專利名稱：智能協(xié)議處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信控制技術(shù)，具體涉及一種智能協(xié)議處理器。
在監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)遇到智能設(shè)備的接入問(wèn)題。所述智能設(shè)備是指具有RS-232、RS-422或RS-485通信接口的設(shè)備，例如智能電源、智能油機(jī)、智能空調(diào)、智能UPS、智能電度表、通用采集器、電池測(cè)量?jī)x、智能門禁、智能穩(wěn)壓器、智能煙感、氣壓自動(dòng)門、太陽(yáng)能控制器、高低壓設(shè)備等。這種智能設(shè)備的特點(diǎn)是可以通過(guò)其通信接口讀出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)等，某些智能設(shè)備還能夠通過(guò)通信接口來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在早期的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中，智能設(shè)備的接入主要采用‘計(jì)算機(jī)+多串口卡’的方式，這種方式的主要缺點(diǎn)是1)不能有效地解決智能設(shè)備不能共地的問(wèn)題，在地線不平衡時(shí)經(jīng)常不能通信或燒毀通信接口甚至設(shè)備；2)每一種設(shè)備需要占用一個(gè)串行口；甚至由于多數(shù)的智能設(shè)備主要提供RS-232口，使得每一臺(tái)設(shè)備需要占用一個(gè)串行口，而計(jì)算機(jī)往往沒(méi)有足夠的串口或造成傳輸資源嚴(yán)重不足；3)由于長(zhǎng)線接入時(shí)要考慮靜電感應(yīng)和避雷等問(wèn)題，經(jīng)常要在設(shè)備端增加一個(gè)隔離模塊，使得智能設(shè)備接入的成本高昂；4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)凌亂，擴(kuò)展和維護(hù)困難；5)不能解決非標(biāo)通信速率智能設(shè)備的接入；6)不能解決特殊智能設(shè)備的接入問(wèn)題。
在現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中，有一種接入方式(OCI-5)接入方式存在的主要缺點(diǎn)是1)系統(tǒng)響應(yīng)速度較低，當(dāng)系統(tǒng)龐大時(shí)信號(hào)反應(yīng)遲鈍；2)不能解決特殊智能設(shè)備的接入問(wèn)題。另外，有些監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)還用到了UPC-32，這種方式的主要缺點(diǎn)是1)不同的智能設(shè)備采用不同的軟件(要更換軟件芯片)，軟件維護(hù)困難；2)長(zhǎng)線接入時(shí)沒(méi)有考慮靜電、感應(yīng)雷等問(wèn)題；3)沒(méi)有遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程調(diào)試功能；4)沒(méi)有數(shù)據(jù)過(guò)濾功能；5)沒(méi)有EMC防護(hù)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能協(xié)議處理器，可以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的種種缺點(diǎn)，除了可適用接入各種不同類型的智能設(shè)備外，還具有系統(tǒng)響應(yīng)速度高，構(gòu)造靈活，便于使用和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種智能協(xié)議處理器，包括微處理器1，與微處理器1連接的看門狗單元6、程序存儲(chǔ)單元7以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8，以及分別與所述微處理器1第一串口連接的光電隔離單元2以及與所述光電隔離單元2連接的RS422/485上報(bào)驅(qū)動(dòng)單元3，以及與所述微處理器1第二串口連接的智能設(shè)備通信單元，所述智能通信單元包括RS232接口智能設(shè)備接口單元4以及RS484/422接口智能設(shè)備接口單元5以及根據(jù)來(lái)自所述微處理器1的命令決定將RS232接口智能設(shè)備接口單元4與所述RS484/422接口智能設(shè)備接口單元5中的一個(gè)連接到所述微處理器1的第二串口的控制裝置。
所述微處理器1采用包括2個(gè)串口的型號(hào)為INTEL386EX的CPU芯片。
所述程序存儲(chǔ)單元7包括單板軟件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
所述程序存儲(chǔ)單元7中的單板軟件包括主任務(wù)程序、資源管理程序和多任務(wù)管理程序，其中多任務(wù)管理程序用于對(duì)多任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，主任務(wù)程序負(fù)責(zé)對(duì)上位機(jī)通信和系統(tǒng)控制，所述多任務(wù)管理采用200μS的時(shí)間片來(lái)調(diào)度，采用200μS的時(shí)間片來(lái)控制RS-485的收/發(fā)切換。
所述程序存儲(chǔ)單元7中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行管理。
實(shí)施本實(shí)用新型提供的智能協(xié)議處理器，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)能夠?qū)⒉煌愋椭悄茉O(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的協(xié)議，具有匯接的功能，不但大大節(jié)約了串口和傳輸資源，也使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整齊，便于擴(kuò)展和維護(hù)；(2)每臺(tái)可以接入同一類帶地址區(qū)分、可組網(wǎng)的智能設(shè)備；(3)采用光電隔離技術(shù)，使得智能設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在電氣完全隔離；(4)采用多任務(wù)技術(shù)，使得智能設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在信息上完全隔離；(5)采集接口通信速率可以在110bps-38400bps之間任意設(shè)置，因此可以支持非標(biāo)通信速率智能設(shè)備的接入；(6)支持特殊設(shè)備的接入；(7)具有遠(yuǎn)程維護(hù)功能，可以遠(yuǎn)程設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)維護(hù)和軟件升級(jí)；(8)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存功能、有數(shù)據(jù)過(guò)濾功能；(9)不同的智能設(shè)備使用相同的產(chǎn)品，下載相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序；(10)通信自檢、自啟動(dòng)、恢復(fù)功能；(11)具有EMC防護(hù)，符合IEC1000-4標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的特點(diǎn)，附圖中

圖1是本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器硬件的邏輯框圖；圖2是表示本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器軟件的組織結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器中看門狗部分的電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器中光隔離部分的電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器中程序存儲(chǔ)單元的電路原理圖；圖6是本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器中通信接口單元的電路原理圖。
圖7是本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器的完整電路原理圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型智能協(xié)議處理器包括微處理器單元MCU1、與MCU輸入/出接口連接的光電隔離單元2以及與光電隔離單元2連接的RS422/485上報(bào)驅(qū)動(dòng)單元3，同樣與所述MCU1連接的RS232采集驅(qū)動(dòng)單元4以及RS485/422采集驅(qū)動(dòng)單元5，還包括與所述MCU1連接的看門狗單元6、程序存儲(chǔ)器單元7以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8。
在圖1示出的硬件框圖中，微處理器單元MCU1可采用INTEL386EX作為處理器，用之構(gòu)造一個(gè)最小控制系統(tǒng)。并且使用INTEL386EX提供的兩個(gè)串口，其中一個(gè)連接智能設(shè)備(RS232采集驅(qū)動(dòng)單元4、RS485/422采集驅(qū)動(dòng)單元5)，一個(gè)通過(guò)上報(bào)驅(qū)動(dòng)單元3與控制中心通信。
在圖2示出的本實(shí)用新型的智能協(xié)議處理器的軟件組織示意圖中，資源管理模塊201通過(guò)任務(wù)調(diào)度程序202在兩個(gè)模塊之間進(jìn)行切換，即或者執(zhí)行下載的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序203或者執(zhí)行主任務(wù)204。
為了保證系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)增加了如圖3所示的硬件監(jiān)視電路WATCHDOG(看門狗電路)，當(dāng)CPU運(yùn)行正常時(shí)，CPU定時(shí)刷新看門狗電路，當(dāng)CPU運(yùn)行異?；蛩罊C(jī)時(shí)，看門狗電路因沒(méi)有刷新信號(hào)而溢出，輸出電平-RES將CPU復(fù)位。
在通信電路環(huán)節(jié)，采用了如圖4所示的光電隔離電路，光耦用光信號(hào)將通信信號(hào)隔離，以避免因不共地而導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)或智能設(shè)備的損傷。
圖5示了EEPROM電路，本實(shí)用新型裝置中的所有配置數(shù)據(jù)全部放置在EEPROM中，大大提高了系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)的安全性。
在圖6示出的通信接口電路中，通信接口采用了RS-232/422/485兼容設(shè)計(jì)，如圖所示，幾個(gè)二極管構(gòu)成了與門邏輯，接口針對(duì)不同的通信資源直接接入，不用撥碼或設(shè)置選擇。
另外整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)都使用軟件方式設(shè)置，同樣不使用撥碼或跳線。系統(tǒng)參數(shù)采用串行EEPROM單獨(dú)保存，增加了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)整個(gè)單板裝在一個(gè)金屬殼體內(nèi)，有助于干擾的屏蔽。
本實(shí)用新型的智能協(xié)議處理器中，其軟件工作原理是這樣的，構(gòu)造其軟件包括兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，即單板軟件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。其中，單板軟件固定不變，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序因設(shè)備的不同而不同，但其架構(gòu)是完全相同的。單板軟件包括資源管理程序、多任務(wù)管理程序和主任務(wù)程序；其中多任務(wù)管理程序負(fù)責(zé)多任務(wù)的調(diào)度，主任務(wù)程序負(fù)責(zé)對(duì)上位機(jī)通訊以及系統(tǒng)控制等操作。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成智能設(shè)備的管理功能，它需要根據(jù)所連接的不同設(shè)備下載，并作為系統(tǒng)的一個(gè)從任務(wù)運(yùn)行。智能設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)獨(dú)立的程序，先在PC機(jī)上根據(jù)智能設(shè)備的類型編寫(xiě)并調(diào)試好對(duì)應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，再使用專用工具變成目標(biāo)文件，通過(guò)串行口下載到OCE48。因?yàn)樵O(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的運(yùn)行環(huán)境是相同的，故可以采用相同的支撐資源、相同的編譯環(huán)境及相同的調(diào)試環(huán)境，建立設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)及共享平臺(tái)(庫(kù)函數(shù)平臺(tái)、編譯平臺(tái)、調(diào)試平臺(tái))，從而大大節(jié)約軟件開(kāi)發(fā)成本，快速地滿足用戶的需求。
本實(shí)用新型的軟件中的多任務(wù)采用200uS的時(shí)間片來(lái)調(diào)度，使得任務(wù)的執(zhí)行顯得非常平滑。另外用200uS的時(shí)間片來(lái)控制RS-485的收/發(fā)切換，使OCE48能夠保證各種響應(yīng)速度的智能設(shè)備的接入。
通信時(shí)鐘直接取自CPU的時(shí)鐘，40MHz的晶振為串口提供了10MHz的通信時(shí)鐘，使得非標(biāo)準(zhǔn)的通信速率在110～38400bps之間時(shí)，都能夠按照允許的誤差直接接入。
本實(shí)用新型提供的一種兼容的二級(jí)協(xié)議數(shù)據(jù)流動(dòng)方式，可以進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)試、軟件遠(yuǎn)程調(diào)試及遠(yuǎn)程維護(hù)功能。本實(shí)用新型的軟件采用了堆棧監(jiān)視校驗(yàn)、通信監(jiān)視，中斷與主任務(wù)背靠背監(jiān)視、從任務(wù)運(yùn)行監(jiān)視、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序停止后超時(shí)啟動(dòng)等安全技術(shù)，它與硬件WATCHDOG配合，使得系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀態(tài)后具有自啟動(dòng)、自恢復(fù)功能。
權(quán)利要求1.一種智能協(xié)議處理器，包括微處理器1，其特征在于，還包括與微處理器1連接的看門狗單元6、程序存儲(chǔ)單元7以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8，以及與所述微處理器1第一串口連接的光電隔離單元2以及與所述光電隔離單元2連接的RS422/485上報(bào)驅(qū)動(dòng)單元3，以及與所述微處理器1第二串口連接的智能設(shè)備通信單元，所述智能通信單元包括RS232接口智能設(shè)備接口單元4以及RS484/422接口智能設(shè)備接口單元5以及根據(jù)來(lái)自所述微處理器1的命令決定將RS232接口智能設(shè)備接口單元4與所述RS484/422接口智能設(shè)備接口單元5中的一個(gè)連接到所述微處理器1的第二串口的控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能協(xié)議處理器，其特征在于，所述微處理器1采用包括2個(gè)串口的型號(hào)為INTEL386EX的CPU芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能協(xié)議處理器，其特征在于，所述程序存儲(chǔ)單元7包括單板軟件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述智能協(xié)議處理器，其特征在于，所述程序存儲(chǔ)單元7中的單板軟件包括主任務(wù)程序、資源管理程序和多任務(wù)管理程序，其中多任務(wù)管理程序用于對(duì)多任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，主任務(wù)程序負(fù)責(zé)對(duì)上位機(jī)通信和系統(tǒng)控制，所述多任務(wù)管理采用200μS的時(shí)間片來(lái)調(diào)度，采用200μS的時(shí)間片來(lái)控制RS-485的收/發(fā)切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述智能協(xié)議處理器，其特征在于，所述程序存儲(chǔ)單元7中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行管理。
專利摘要一種智能協(xié)議處理器,包括微處理器1、與其第一串口連接的光電隔離單元2以及與光電隔離單元2連接的RS422/485上報(bào)驅(qū)動(dòng)單元3,以及與微處理器1第二串口連接的智能設(shè)備通信單元,該智能通信單元包括RS232和RS484/422接口智能設(shè)備接口單元以及根據(jù)微處理器1命令決定將其中哪一個(gè)接口單元連接到第二串口的控制裝置。這種智能協(xié)議處理器可將不同類型智能設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議,實(shí)現(xiàn)匯接,節(jié)約串口和傳輸資源,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整齊,便于擴(kuò)展和維護(hù)。
文檔編號(hào)G06F15/76GK2446587SQ00239710
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月28日
發(fā)明者魏孔剛 申請(qǐng)人:深圳市華為電氣技術(shù)有限公司