1 Réamhrá
Is mó a chuirtear i bhfeidhm micririalaitheoirí i bhfeistí rialaithe uathoibrithe, i gcórais chomhtháite cosanta atá bunaithe ar mhicreaphróiseálaithe le haghaidh greillí cumhachta, agus i réimsí rialaithe uathoibrithe tionsclaíocha eile, agus méadú seasta ag teacht ar chastacht na ngléasanna seo. Chun aghaidh a thabhairt ar na héilimh fhíor-ama, il-tascanna a bhaineann le spriocanna forbartha, tá cur chuige comhoibríoch a bhaineann le CPUanna iolracha de chineálacha éagsúla agus ilfhorbróirí in ionad na samhla forbróra aonair CPU aonair. Tugann an paraidím forbartha nua seo dúshlán ríthábhachtach: na crua-earraí agus na bogearraí a chaighdeánú le haghaidh malartú faisnéise idir LAPanna le linn an chur i bhfeidhm. Tá an caighdeánú seo ríthábhachtach maidir le glacadh rathúil an mhúnla nua seo. I measc na modhanna cumarsáide iomadúla, glactar go forleathan leis an bprótacal cumarsáide sraitheach RS-485 atá bunaithe ar UART mar gheall ar a shreangú simplí, ard-iontaofacht agus cumas chun tacú le il-LAPanna. Maidir le prótacail cumarsáide bogearraí, cuireann prótacal Modbus buntáistí suntasacha ar fáil d'úsáideoirí mar gheall ar a nádúr uilíoch agus bogearraí dífhabhtaithe aibí. Dá bhrí sin, le linn na feiste cosanta cuimsitheach mótair nua a fhorbairt, glacadh le modh cumarsáide sraitheach RS-485 agus prótacal cumarsáide Modbus chun malartú faisnéise ordú sonraí agus rialaithe a bhaint amach idir il CPUanna. Chun éifeachtúlacht agus comhordú na cumarsáide sraitheach a fheabhsú, chuir an t-údar bearta iomadúla i bhfeidhm in ailtireacht crua-earraí agus bogearraí na meicníochta cumarsáide, ag baint amach torthaí den scoth. Le linn na céime dífhabhtaithe cumarsáide córais, úsáideadh modh inar chuir gach modúl LAP cumarsáid ar dtús le bogearraí caighdeánacha tástála Modbus sula ndearnadh dífhabhtú idirnaisc fhrithpháirteach, rud a chuir feabhas mór ar éifeachtúlacht forbartha comhoibríoch. Tá sé cruthaithe ag cleachtas go simplíonn an fhealsúnacht dearaidh seo struchtúr an chórais agus é ag cur go mór le héifeachtúlacht oibriúcháin agus iontaofacht na feiste.
2 Gnéithe den Ghléas Cosanta Cuimsitheach Mótair
Taobh amuigh d'fheidhmeanna cosanta cuimsitheacha, comhtháthaíonn an gléas cosanta mótair cumais tomhais, teilea-rialaithe agus cumarsáide. Cumasaíonn a thaispeántas LCD mórscáileáin de charachtair Sínise comhéadan atá cairdiúil don úsáideoir. Trí chumarsáid bus CAN a úsáid leis an óstaigh monatóireachta, cruthaíonn sé fochóras laistigh de chóras dáilte ordlathach uathoibrithe fostáisiúin. Chun feidhmiúlacht an chórais a bharrfheabhsú dá riachtanais iltascála, glacadh le hailtireacht il-CPU. Láimhseálann CPU amháin sampláil agus tarchur cuisle tréimhsiúil; bainistíonn an príomh-mhodúl LAP próiseáil sonraí, ríomh paraiméadar leictreach, diagnóis locht, agus oibríochtaí aistrithe; agus déanann CPU an mhodúil cláir maoirseacht ar idirghníomhú meaisín an duine agus éascaíonn sé cumarsáid leis an bpríomh-mhodúl cosanta agus an t-óstach monatóireachta. Tá tascanna sainmhínithe go soiléir ag gach modúl LAP, rud a éascaíonn forbairt chomhoibríoch ag ilinnealtóirí le linn an chur i bhfeidhm. Nascann cumarsáid sraitheach an príomh LAP agus LAP an phainéil, rud a chumasaíonn idirghníomhú meaisín an duine agus mar sin a bheith i suíomh criticiúil. Tá meicníocht chumarsáide réasúnach a bhunú mar chroílár na rannóige cumarsáide srathach, lena gcinntear comhordú cumarsáide agus éifeachtúlacht dífhabhtaithe le linn na gcéimeanna níos déanaí d'fhorbairt an chórais.
3 Réamhrá ar Mheicníochtaí Cumarsáide
3.1 Dearadh Crua-earraí an Mheicníocht Chumarsáide
Tá sé mar aidhm ag an meicníocht chumarsáide atá beartaithe don chóras seo ardéifeachtúlacht agus iontaofacht a bhaint amach. Úsáideann RS-485 leath-struchtúr, atá níos praiticiúla go minic ná lándéphléacsacha i bhfeidhmchláir allamuigh. Anseo, glactar le nasc simplithe ag baint úsáide as dhá líne chomhartha amháin. Taispeántar léaráid ciorcad comhéadan an chórais i bhFíor 1. Tá aschur leibhéil loighic TTL ag an microcontroller 8051 ar an bpríomh-mhodúl cosanta scoite amach go optúil, agus ansin é a thiontú go leibhéil RS-495 ag an sliseanna MAX485. Ina dhiaidh sin, athraíonn an sliseanna MAX485 ar an modúl painéil iad seo ar ais go leibhéil loighic TTL le léamh ag an microcontroller 8031. Ar thaobh microcontroller 8051, rialaíonn bioráin P2.7 de phort comhthreomhar I/O 2 an t-ionchur MAX chun bioráin RE a chumasú agus bioráin DE a chumasú aschuir. Mar a thaispeántar i bhFíor 1, nuair a chuireann P2.7 ardleibhéal amach, tá RE cumasaithe, rud a ligeann don taobh microcontroller sonraí a fháil. Nuair a aschuireann P2.7 leibhéal íseal, tá DE cumasaithe, rud a ligeann don taobh microcontroller sonraí a tharchur. Cuireann an cur chuige seo cosc ar chaillteanas sonraí mar gheall ar fhorluí de bharr tarchur dall, ag cinntiú go bhfuil ardchaighdeán cumarsáide agus luas tarchurtha iontaofa.
3.2 Prótacal Cumarsáide
Chun tarchur beacht sonraí idir dhá mhodúl laistigh den fheiste cosanta a áirithiú, tá sraith sonraíochtaí lena rialaítear aistriú faisnéise-lena n-áirítear modhanna tarchuir, formáidí sonraí agus inneachar-riachtanach. Is é seo an prótacal nó an prótacal cumarsáide. Gan bogearraí dífhabhtaithe aibí atá ar fáil go héasca, feidhmíonn an príomh-mhodúl LAP go bunúsach mar bhosca dubh, rud a fhágann go bhfuil dúshláin iomadúla agus deacair a shárú le linn tástála comhtháthú córais. Dá bhrí sin, roghnaíodh agus simplíodh an prótacal cumarsáide Modbus ar glacadh leis go forleathan chun freastal ar shainriachtanais an fheiste, rud a chuir ar chumas cumarsáid rathúil idir mhodúil a bhfuil éifeachtúlacht cruthaithe aici. Fostaíonn Modbus múnla cumarsáide sclábhaithe. Cuireann an máistir ordú iarratais cumarsáide chuig an sclábhaí ar dtús. Freagraíonn an sclábhaí ansin don mháistir le sonraí atá bunaithe ar an gcód feidhme laistigh den ordú iarratais. Tá seoladh uathúil ag gach sclábhaí. Tosaíonn na frámaí iarratais a sheolann an máistir agus na frámaí freagartha a sheolann an sclábhaí le seoladh an sclábhaí. Ní léann sclábhaithe ach orduithe a sheoltar chucu féin agus déanann siad neamhaird de theachtaireachtaí a thosaíonn le seoltaí sclábhaithe eile. Cuirtear an fheidhm seo i bhfeidhm ag baint úsáide as Mód 2 nó Mód 3 an phoirt srathach 8051. Cuireann an tsamhail chumarsáide ceiste seo agus{-freagra go mór le cruinneas cumarsáide. Glactar leis an modh tarchurtha RTU de Modbus sa gléas seo.
4 Bearta chun Iontaofacht Chumarsáide a Fheabhsú
Feidhmíonn an dá bhearta deiridh de theachtaireacht Modbus mar bhearta seiceála. Úsáideann cumarsáid RTU seiceáil iomarcaíochta timthriallach CRC-16 chun earráidí a bhrath. Tá a mheicníocht ionchódaithe/díchódaithe sách simplí le ráta íseal earráide, is féidir a bhaint amach trí mhodhanna ríomha nó ríomhchlárúcháin. Tá roinnt cur chuige leagtha amach thíos:
4.1 Algartam Bunúsach (Ríomh de Láimh)
Ag baint úsáide as CRC16-CCITT mar shampla: is é an seic CRC 16 giotán, agus is é an iltéarmach giniúna 17 giotán. Abair gurb é 4 beart an sruth sonraí: BYTE, BYTE, BYTE, BYTE[0];
Aistrigh an sruth sonraí atá fágtha faoi 16 ghiotán, agus leathnaigh go héifeachtach é faoi fhachtóir 256×256. Ansin déan roinnt ag an gineadóir iltéarmach 0x11021 ag baint úsáide as rannán neamh-iasachtaí (comhionann le bitwise XOR). Is é an seic CRC an chuid eile dá bharr. Tá 6 beart sa sruth sonraí tarchurtha: BYTE, BYTE, BYTE, BYTE[0], CRC, CRC[0].
4.2 Algartam Ríomhaire 1 (Giotán-Cineál Algartam)
1) Cuir na 16 giotán uachtaracha (BYTE, BYTE) den sruth sonraí leathnaithe (6 bytes) i gclár 16-giotán;
2) Más é 1 an giotán is suntasaí den chlár, aistrigh an clár ar chlé le beagán amháin (agus an giotán is lú suntasaí a fháil ón gcéad bheart eile), ansin déan oibríocht XOR le foirm shimplithe an ghineadóra ilchineálach; ar shlí eile, ní gá ach an clár a d'fhág tú a aistriú le beagán amháin (agus an giotán is lú suntasaí a fháil ón gcéad bheart eile);
3) Déan céim 2 arís go dtí go n-aistrítear an sruth sonraí iomlán (6 bytes) isteach sa chlár;
4) Is é an luach atá sa chlár ná an seic CRC CRC, CRC[0].
4.3 Algartam Ríomhaireachta 2 (Beart-Cineál Algartam) (256 ^n seasann 256 ardaithe go dtí cumhacht n)
Léirigh an beart-sruth sonraí ordaithe mar ilchineálach matamaitice. Bíodh an sruth sonraí mar BYTE[n] BYTE[n-1] BYTE[n-2] ... Léirítear BYTE[0] mar slonn matamaitice
BYTE[n] × 256 ^n + BYTE[n-1] × 256^(n-1) + ... + BYTE × 256 + BYTE[0], áit a seasann "+" an oibríocht XOR. Bíodh G17 (17-giotán) ilchineálach an ghineadóra, ansin is é CRC16 an cód CRC.
CRC16=(BYTE[n] × 256^n + BYTE[n-1] × 256^(n-1) + ... + BYTE × 256 + BYTE[0]) × 256^2 / G17
Is éard atá i gceist leis seo ná an sruth sonraí atá fágtha a aistriú faoi 16 ghiotán agus ansin é a roinnt ar an ngineadóir iltéarmach G17.
Léiríonn an díorthú gurb ionann an seicchód CRC do BYTE[n-1] agus toradh XOR na 8 ngiotán uachtaracha de chód seiceála CRC Y[n] (YH8[n]) agus an beart reatha BYTE[n-1].
Seo a leanas an t-algartam cineáil beart-:
1) Tús a chur leis an ngrúpa clár CRC chuig gach "0" (0x0000).
2) Aistrigh grúpa clár CRC 8 giotán ar chlé agus stóráil sa ghrúpa clár CRC é.
3) Oibríocht XOR a dhéanamh idir 8 giotán ard an ghrúpa cláir CRC bhunaidh (aistrithe 8 ngiotán ar dheis) agus an beart sonraí chun innéacs a fháil a dhírigh ar an tábla luacha.
4) Oibríocht XOR a dhéanamh idir an luach tábla a luaigh an t-innéacs agus an grúpa clár CRC.
5) Incrimint an pointeoir sonraí. Mura bhfuil an phróiseáil sonraí críochnaithe, déan céim 2 arís).
6) Faigh an CRC.
5 Bearta chun Éifeachtúlacht Chumarsáide a Fheabhsú
5.1 Cumarsáid ar Leith Tascanna Faigh agus Tarchuir
Is féidir leis an microcontroller 8051 sonraí a tharchur agus a fháil tríd an gcalafort srathach ag baint úsáide as idirbhriseadh. Tacaíonn an rialtóir port srathach SCON le tosaithe agus seoltaí giotán. Nuair a tharlaíonn iarratas idirbhriste port srathach, cuireann an dá ghiotán is ísle de SCON an t-idirbhriseadh tarchurtha agus glactha isteach. Nuair a scríobhann an LAP sonraí nó carachtar chuig maolán tarchurtha an chalafoirt SUBF (treoir: MOV SUBF, A) tosaíonn an tarchuradóir a sheoladh. Tar éis fráma sonraí amháin a chríochnú, socraíonn na crua-earraí an bhratach TI go "1", rud a léiríonn go bhfuil an port srathach ag iarraidh idirbhriseadh ón LAP chun an chéad fhráma sonraí eile a sheoladh. Mar an gcéanna, má tá an glacadóir port srathach cumasaithe le haghaidh glactha, tar éis fráma sonraí a fháil, socraítear an bhratach RI go 1, rud a léiríonn go bhfuil an port srathach ag iarraidh idirbhriseadh ón LAP chun sonraí a léamh ón maolán sonraí a fháil.
5.2 Tréimhse Idirghabhála a Laghdú
Ós rud é go n-úsáidtear an iliomad idirbhristeacha i ndearadh na hailtireachta bogearraí, chun oibriú iontaofa cláir a áirithiú agus chun an dóchúlacht go mbeidh coinbhleachtaí idir tascanna éagsúla a íoslaghdú, ba cheart go ndéanfadh cur chun feidhme na mbogearraí iarracht tascanna na n-idirbhristeacha éagsúla a shruthlíniú agus a gcuid ama feidhmithe a ghiorrú. Laistigh den fho-ghnáthamh idirbhriste cumarsáide, déan tascanna riachtanacha agus an t-idirbhriseadh á iontráil, mar shampla: na giotán stádais comhfhreagracha sa chlár rialaithe calafoirt srathach a ghlanadh, carachtair faighte a léamh nó carachtair scríbhneoireachta a tharchur ón maolán/chuig an maolán, líon na gcarachtar faighte nó tarchurtha a incrimint, etc. Ansin scoir an t-idirbhriseadh láithreach. Ba cheart cúraimí eile, amhail frámaí a bhailíochtú, freagairt d’orduithe fráma faighte (teiliméadracht/teilea-ordú), agus frámaí tarchuir a ullmhú, a láimhseáil laistigh den phríomhchlár.
5.3 Brath Foirceannadh Fráma Éifeachtach chun Marbhántacht Cumarsáide a Chosc
Má úsáidtear lasc ama tiomnaithe bogearraí chun deireadh fráma faighte a bhrath, cuirtear cosc ar thascanna cumarsáide a bheith i bhfad i gcéin má fhaightear fráma neamhiomlán, rud a chinntíonn go nglacfar go tráthúil le frámaí ina dhiaidh sin. Ós rud é go bhfuil an t-eatramh ama idir bearta laistigh de fhráma i bhfad níos giorra ná an t-eatramh fráma go-tosaítear an t-amadóir bogearraí gach uair a fhaightear beart nua. Tá an t-amadóir socraithe go dtí an t-eatramh fráma íosta-go-. Athraíonn an t-eatramh seo le rátaí baud éagsúla. Má fhaightear an chéad bheart eile sula dtéann an t-am réamhshocraithe in éag, léiríonn sé go bhfuil an fráma neamhiomlán, agus atosóidh an t-amadóir. Má éiríonn leis an lasc ama a chomhaireamh síos go dtí an t-am réamhshocraithe, spreagann sé an uimhir idirbhriste comhfhreagrach. Laistigh den fho-ghnáthamh idirbhriste lasc ama, socraítear beart na mbratach deireadh an fhráma, rud a léiríonn go bhfuil fáiltiú an fhráma críochnaithe. Tar éis don mháistirchlár críochnú glactha fráma a bhrath, déanann sé sláine an fhráma a bhailíochtú trí bheart an seoladh sclábhaithe agus seiceála iomarcaíochta timthriallach (CRC) a fhíorú. Má dheimhnítear é mar fhráma bailí atá beartaithe don mháistir, déanann sé an t-ordú fráma a phróiseáil bunaithe ar a chód feidhme agus ullmhaíonn sé fráma a sheoladh. Nuair a fhaigheann an sclábhaí teachtaireacht mhícheart, seolann sé fráma earráide ar ais. Má tá CRC mícheart sa teachtaireacht faighte, féadfaidh an sclábhaí roghnú gan freagra a thabhairt. Mura bhfaighidh an máistir freagra ón sclábhaí laistigh den am sonraithe, déanfaidh sé an teachtaireacht iarratais a tharchur arís. Má theipeann ar atarchuir iolracha freagra a fháil ón sclábhaí, tuairiscítear teip chumarsáide.
5.4 Luas Cumarsáide a Chinneadh
Ós rud é go gcónaíonn gach feiste laistigh den chassis céanna, is beag an t-achar idir na modúil. Feidhmíonn Modbus ar RS485 le haghaidh cianchumarsáide fada, rud a chuireann deireadh leis an ngá atá le cian-iarmhairtí ar an ráta baud a mheas. Ina theannta sin, cuireann an máistir-mhód cumarsáide sclábhaithe cosc ar phlódú líne. Dá bhrí sin, ó thaobh na héifeachtúlachta cumarsáide, chomh fada agus nach sáraíonn an ráta baud socraithe teorainn uasta an ráta baud den sliseanna a úsáidtear sa mhodúl, bíonn malartú faisnéise níos tapúla agus éifeachtacht cumarsáide níos airde mar thoradh ar ráta baud níos airde. Má shocraítear go mbeidh an ráta baud díreach mar a chéile don dá pháirtí cumarsáide, cinntítear go ndéanann an deireadh glactha gach giotán sonraí a shamplaiú ag lárphointe an timthrialla giotán, agus ar an gcaoi sin cumarsáid iontaofa a bhaint amach.
5.5 Modhanna Dífhabhtaithe Réasúnta
Le linn dífhabhtaithe, déan cumarsáid tástála den chéad uair idir gach modúl LAP agus an micrea-ríomhaire tríd an modúl tiontaithe sonraí RS485/RS232. Tar éis tástáil aonair rathúil, téigh ar aghaidh chuig dífhabhtú idir-mhodúil, rud a chuirfidh go mór le héifeachtacht iomlán dífhabhtaithe. Le linn an mhodúil chun-dífhabhtú cumarsáide ríomhaireachta a dhéanamh, úsáideann an ríomhaire bogearraí dífhabhtaithe Modbus chun próiseas cumarsáide an mháistir a insamhladh, ag lorg faisnéise go gníomhach ón sclábhaí. Déanann sé seo an próiseas glactha agus tarchurtha ar fad trédhearcach agus soiléir, rud a chumasaíonn réiteach tráthúil ar shaincheisteanna modúil. Le linn dífhabhtaithe comhpháirteacha, breathnaíonn bogearraí monatóireachta bus sonraí ón dá thaobh chun fadhbanna a aithint agus a réiteach go pras.
6 Phointe Nuálaíochta den Pháipéar seo
Ar dtús, glacann an páipéar seo Modbus, caighdeán tionsclaíoch uilíoch, sa fheiste cosanta. Is féidir na bogearraí uirlisí riachtanacha a fháil go díreach ó láithreáin ghréasáin ábhartha gan costais maoine intleachtúla a thabhú. Ar an dara dul síos, cuireann an gléas cosanta multitasking i bhfeidhm agus úsáideann sé prótacal Modbus chun meicníocht dífhabhtaithe comhpháirteach réasúnta a chruthú idir modúil LAP, rud a chuireann go mór le héifeachtúlacht fhorbairt an chórais chomhoibríoch.