422通信

422通信（共7篇）

422通信 篇1

数控系统是制造业的基石, 是制造设备的设备。国家在《国家中长期科学和技术发展规划纲要) 》[1]中明确提出, 基本实现高档数控机床、工作母机与关键零部件的自主设计制造, 并确定了高档数控的发展为优先主题。RS-422是一个通用的物理通信接口规范, 规定了物理接口的电气特性, 而不涉及协议。在此基础上, 用户可以建立自己的高层通信协议[2]。该通信协议既满足数控系统的实时性要求又大大降低开发成本[3]。本文结合阜阳轴承有限公司-北京航空航天大学联合开发的两轴数控车床系统, 设计了一种基于RS-422总线标准的串行通信协议并讨论了基于此的硬件以及软件的设计, 完成了相关的现场试验。

1 数控系统串行通信模块介绍

随着现代数控技术的发展, 数控系统的功能越来越多, 系统的构成也越来越复杂, 除了运算速度不断提高外, 硬件的升级、扩展和维护都要在系统设计时考虑。图1是数控系统的结构框图, 主要包括4部分:主板、系统键盘板、用户键盘板和接口板。接口板连接IO和伺服电机。系统键盘用于G代码编程, 该矩阵式键盘通过并行总线与主板FPGA连接。主板包括ARM和FPGA两块处理器。FPGA是协处理器, 负责时序、“方向+脉冲”信号、接口扩展。ARM是主处理器搭载UCOS操作系统实现G代码编辑、编译、界面、插补运算。该主板搭载三个异步串口, UART0、UART1和UART2。UART0接超级终端, 打印系统信息。UART1和UART2扩展成RS422, 分别接操作键盘板和接口板通过串口进行通信。串行通信的波特率是115200bps, 8为数据位, 1位停止位, 没有校验位。机床的主令开关、指示灯、继电器、电磁阀、用户键盘板的手动调整开关等通过RS-422传至ARM。这种通讯架构主要有以下三个优点:第一, 用户键盘和接口板从主板上分离出来, 用RS422连接, 便于安装, 并且兼容了不同类型的数控系统。第二, 用双RS422而不用RS485, 最大限度提高带宽, 简化应用层通信软件的设计。第三, 设计了一套完整的帧传送协议, 保证了数据快速有效传递。

2 串行通信硬件设计

图2是RS-422接口电路图[4], 该系统的接口板和操作键盘板的信息采集是通过RS-422完成的。选择RS-422的理由如下: (1) RS-422的通信速率和误码率完全能够达到信号传输的要求。 (2) RS-422是工业标准的总线, 可靠性高, 应用广泛, 价格低廉。 (3) ARM端有UART, FPGA端可通过IO口扩展串口。 (4) MAX3491可将LVTTL/CMOS的信号转换为RS-422的差分信号。本系统用到3片MAX3491, 分别接在主板的ARM上, 接口板的FPGA上, 和用户键盘板的FPGA上。图2中的MAX3491右侧是3.3V的LVTTL/CMOS信号, 接ARMS3C2410的UART管脚或者FPGA的IO口。FPGA选用Cyclone的EP1C6Q240, 对于串口115200bps的波特率, 可用FPGA的通用IO口。由于RS-422采用输入、输出通道独立, 三态门缓冲器的控制引脚/RE接高, DE接低。MAX3491左边的信号是差分信号。RS422_T+、RS422_T-是差分信号输出的正和负, RS422_R+、RS422_R-是差分信号输入的正和负。差分信号在进入电平转化芯片MAX3491之前进行滤波和限幅处理, 消除信号在传输过程中接收到的噪声。L1是滤波器, 消除共模干扰。D1~D4、R11、R12将信号大致限幅在电源和地之间, 避免尖峰电压损坏接口芯片。C9是压片电容, 25V/104, 接在接口芯片的电源和地之间。

3 串行通信协议的设计

本协议解决上位机 (ARM) 和下位机 (FPGA) 间的数据传输, 约定了数据格式、通信的建立、故障的处理。

3.1 帧结构

串行通信分为异步串行和同步串行, RS-422是基于异步串行通信设计的。异步通信的双方没有时钟, 通信始于发送方的逻辑‘1’到逻辑‘0’的下跳沿, 一般是1位起始位, 5~8位数据位, 1位奇偶校验位, 1位停止位。停止位是逻辑’1’, 停止后总线保持逻辑’1’状态, 直到下一次的起始位出现。这样, 一次通信的信息量很小, 8位数据最多只能表示256种状态, 无法在复杂的通信系统中直接使用。于是, 将要传送的数据按照一定的格式组成帧, 由协议控制帧中的数据, 一个字节接一个字节地发送和接收。

图3 (a) 是本文设计的通讯协议帧结构。对主站和从站, 命令和数据的定义有所不同。帧长12个字节, 编号0到11, 低编号字节先发、先收。帧头0X55, 帧尾0XAA, 编号是10的字节是累加和SUM, SUM是CMD、Data7~Data0共9个字节的累加。帧长为12个字节的设计使得主板到接口板和操作键盘板所有的通信信息均可在一帧内完成, 节省了通信时间, ARMS3C2410的FIFO模式中断支持一次12字节的发送和接收。该协议不需要ID, ARM有两个UART, 点对点连接接口板和用户键盘板。图3 (b) 是一个字节Data0的解析, D7~D0每位控制一个输出端口, 每位输出端口 (OUT-7~OUT0) 对应机床的一个继电器或者电磁阀或者用户键盘板的一个指示灯。数控机床的输入输出以及用户键盘板上有很多这样的数字IO, 它们经过编码后被填入图3 (a) 的Data7~Data0。

3.2 通信的建立

图4是通讯建立的状态机。帧的第1字节是CMD, 共8位, 支持256个命令。本数控系统用到的的常见命令:复位命令0X01, 启动命令0X02, 停止命令0X03, 正常数据0X04。前三个命令要有应答。通信的建立从硬件复位开始, 由主站 (ARM) 发起, 在周期任务里发送复位命令0X01给从站, 从站的状态信息依赖这个复位命令进行初始化。从站完成复位以后, 发一个应答给主站, 表示复位已完成。然后, 主站发送启动命令0X02, 该命令发给从站, 启动从站里的一些定时模块, 为接下来的数据采集做准备。从站启动完成后, 发送应答给主站, 表示启动已完成。接下来主站发一个数据帧, 表示接数准备完成, 同时打开看门狗计时器 (溢出时间是3秒) 。每当收到从站发来的数据时看门狗计时器清零, 当看门狗计时器溢出时状态机复位, 表示通讯系统故障。此时, 系统进入自修复自动通信状态。

通信系统建立以后, 主站通过看门狗监视从站的通信是否正常工作。主站收到来自从站的数据, 根据自动循环或手动调整的加工要求决定是否返回应答数据。考虑到频繁的帧应答不仅需要大量的时间, 而且还会造成死锁。本协议规定, 当通信建立以后, 从站每20ms定时向主站发送一帧数据, 不管主站是否应答, 当收到停止命令时, 从站停止数据帧发送。

4 串行通信协议的软件设计

函数Renew OSInit Uart为ARM9S3C2410的初始化代码, 解决串口初始化、串口发送中断和接收中断初始化问题。其中ARM的串口1接接口板, 串口2接用户键盘板。具体的代码如下所示:

图5是上位机ARMS3C2410串口接收中断流程图, 使能了超时中断。在正常情况下, 当下位机开始向上位机发送数据的时候, ARM S3C2410连续收到12个字节的数据后, 进入接收中断。若因为通信的原因没有接收到触发深度设定的12个字节且三个字长的时间没有收到任何数据, 进入超时中断。超时中断和接收中断共用同一个中断源。在接收中断的最开始, 读取接收数据长度, 看是否等于触发深度12, 若不是, 说明是超时中断, 清空串口缓冲区数据, 丢弃数据, 清零看门狗计时器, 中断返回。当接收数据等于触发深度, 说明接收的是一帧完整的帧。把串口缓冲区数据逐个读出, 送到接收数组, 同时, 计算累加和。接下来判断帧头、帧尾和累加和是否正确, 若正确, 将接收到的数据填充到IO的据结构里去, 称IO处理。若不正确, 丢弃数据, 然后返回。

5 系统实测结果

图6 (a) 数控系统控制箱, 包括系统键盘、用户键盘、手轮、主轴波段开关和用于界面显示的液晶屏。图6 (b) 是数控系统的主板。图6 (c) 是自动加工时的操作和显示界面。图6 (d) 是加工的工件。

6 结论

本文设计了一种RS-422的通信协议, 用于解决数控系统模块间信号通信。利用ARMS3C2410异步串行通信接口的资源, 结合模块间数据通信的需求, 将中断和FIFO帧 (12字节) 用于数据通信。实现了下位机每隔20ms向上位机传送一次数据的功能。看门狗、超时中断、出错重发机制、帧头帧尾和累加和校验保证了数据通信的可靠性和稳定性。该协议应用在两轴车床上, 完成了轴承外环沟道的小批量试产。其加工样品完全满足工艺和误差的要求, 达到了预期的设计要求, 验证了本协议的有效性和实用性。

摘要：一个复杂的数控系统, 模块众多, 如何使得各模块间通讯实时且可靠是一个关键。研究了数控系统各模块间的通信协议, 设计了串行通信协议和软件框图, 并给出了串行通信硬件设计的电路图。最后通过数控系统现场加工实验验证了该通信协议设计的有效性。

关键词：ARM,数控系统,通信协议,串行通信,RS-422总线

参考文献

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[4]李腾飞.嵌入式车床数控系统设计与研究[D].安徽工程大学, 2014.

422通信 篇2

信息社会的发展, 在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌;而数字处理器作为数字信号处理的核心技术, 其应用已经涉及到设计信号处理的各个领域, 成为电子系统的心脏。某光电跟踪产品设计了基于TMS320C6201B和ADSP2187L的双DSP的信息处理平台, 它提高了对信息的识别处理速度, 具有实时性好、控制精度高、抗干扰能力强等特点。一般情况下, 可利用JTAG口对DSP进行调试, 然而, 在整机情况下, 这种方式就不太适用了。因而, 在本系统中设计了RS 422接口, 大大方便了远程调试和整机调试。

1 RS 422通信设计

本系统选用Maxim公司提供的Max490ESA作为接口芯片, 它具备高速、低功耗等特点。图1所示为RS 422接口原理图。

该通信设计的接口程序包括两个部分:DSP上的通信程序设计和PC机上的通信程序设计。

DSP的通信程序设计主要是调用INT5和TIMER0中断实现的。RX信号线挂在TMS320C6201的INT5脚, 当6201检测到下跳时, 引发一个中断, 在中断程序中, 立即将ADSP2187前端的数据采集到DSP的片内, 然后开放TIMER0中断处理程序。中断程序负责将数据发给PC机。

PC机的RS 422通信程序采用C++ Builder编写, 为多线程程序。利用了专用的RS 422通信控件Vcomm32来实现通信。

1.1 DSP上的RS 422通信程序设计

DSP上的RS 422通信程序是一种有限状态机, 它利用上层协议将位流进行传输, 具体设计如下:

1.1.1 位流的形成

发送过程:RS 422是四线制的差分电平通信标准, 在本系统中, TMS320C6201B的McBSP1用作通用I/O口, 将McBSP1的7根本来用作同步通信用的数据与控制线, 现设置为通用I/O线。

通过将TMS320C6201B的McBSP1接口的DX引脚置高与置低实现发送一位位的数据流, 通过读取RX引脚上的电平信号来接收数据位流。位流的速度与PC机上接收与发送流的速度一致。位流的格式遵循标准异步通信协议 (UART) , 本系统中, 设定为1位起始位, 8位数据位, 2位停止位。由于TMS320C6201B上没有带UART通信口, 只能用软件通过通用I/O引脚模仿UART。位流的节奏由TMS320C6201B的定时器0定时周期控制。图2所示为UART通用异步通信协议。

接收过程:RS 422传输线Rx+、Rx-经过MAX490ESA422接口芯片后, 变成5 V CMOS电平信号Rx。Rx接至TMS320C6201B的两个地方, 一是TMS320C6201B的McBSP1的Rx脚, 另外还同时接至TMS320C6201B的INT5脚。接收的过程如下:一旦PC机发出一个8位数据, PC机首先要发送电平为低的起始位, 这时将引起Rx脚由高到低的跳变, TMS320C6201B的INT5脚将感受到这一电平的跳变, 这将引发TMS320C6201B的一次电平中断, 用来提示TMS320C6201B, 请准备接收PC机上的数据。 在INT5的中断处理程序中, 首先关掉INT5脚电平中断, 以防后来还没有接收完8位的数据位流上的电平变化再次引发不希望出现的中断, 然后退出中断。TIMER0开始计数到给定的周期时, 引起了TIMER0的定时中断, TIMER0判断是否收满8位, 如果没有, 则读取McBSP1脚上的Rx信号, 将其移入到接收缓冲区;如果接收满了8位, 则根据接收缓冲区接收到的字的意义以及DSP其他参数做出处理, 当然, 收满8位, TIMER0定时将打开INT5中断, 复原系统其他状态, 为下一次接收完整数据做准备。这样就完整地接收到了PC机上的一串完整的8位数据。

1.1.2 上层通信协议

位流形成后必须能识别出位流中包含的意义, 或者建立一种DSP与PC之间的通信协议或通信状态机, 确保DSP能够识别出PC机发出的命令字, 同时PC机也能正确接收包含着特别含义的位流。

该通信协议要实现以下功能:

(1) 确保DSP与PC机能正确地握手。当握手不成功时, 要有相应的错误处理机制;当握手不成功的次数太多时, 必须停止握手, 提示操作人员做相应的处理。

(2) 在握手成功后, DSP能够根据PC发出的命令, 做出相应的响应。

(3) 协议应该简单, 不太复杂, 扩展容易。

为了达到以上设计目的, 本系统在DSP上设计了如图3所示的RS 422通信状态机。

其基本过程是:当DSP启动后, 进入主程序, 首先将通信状态机置于准备接收PC机握手码状态, 一旦收到PC机发出的8位数据, 判断是否是8位握手码, 如果是则将通信状态机置于发送握手码状态, 如果握手码接收错误, 则发0x55, 否则发0xAA。如果是正确的握手码, 则将通信状态机置于准备接收PC机命令态。下一步, 通信状态机等待接收PC机发出的命令, 一旦收到8位数据, 则认为是PC机发出的命令, 并根据PC发出的命令, 将通信状态机调整到PC机要求的工作状态, 然后执行PC机要求的操作, 如传送AD原始数据与相关结果, 等待接受PC机发出2187的程序数据等。当执行完PC机的命令, 调整通信状态机回到初始等待PC发出握手测试码状态, 为新一轮的通信准备好条件。

1.2 PC机上的RS 422通信与数据处理

PC机上的RS 422通信程序也需要遵循上面的所列出的通信协议。下面将详细讨论PC机上的RS 422通信与数据处理程序。PC机上的RS 422通信与数据处理程序主要完成以下功能:

(1) 将ADSP2187的程序文件分解, 装入缓冲区内, 等待RS 422接口发出。

(2) 将TMS320C6201B的程序文件分解, 装入缓冲区内, 等待RS 422接口发出。

(3) 接收DSP发出的相关运行结果, 显示、存贮、打印。

相对于DSP上的软件来讲, PC机上的软件要相对复杂些。目前本系统用三个PC机上的软件分别实现它。

PC机上的软件用C++ Builder 5.0软件编写, RS 422通信模块用Comm控件实现, 使用比较方便, 下面分别介绍说明PC机上这三个功能软件的结构与实现。

1.2.1 ADSP2187装入程序

由于CCS本身存在无法装入大文件的bug, 因此, 在开发阶段, 实现装入任意长度的文件是必须的。利用PC机上的C++ Builder程序开发工具, 首先必须能够将ADSP2187的原始程序文件分解, 形成CCS本身可用的数据格式。将分析出的数据放入缓冲区Buffer内, 然后通过RS 422接口发送到TMS320C6201的片内指定的单元内。当发送完毕后, TMS320C6201内部Boot2187函数将负责将ADSP2187数据装到ADSP2187片内, 并启动它。在TMS320C6201B内, 几个简单的循环语句, 即可以将得到的数据发送到ADSP2187片内。下面是程序装载说明:

(1) TMS320C6201装载程序流程

IDMA_IAL=0x80000000;

IDMA__IAL=程序段首地址:PM区地址不变, DM区首地址+0X4000;

读数据使用IRD, 写数据使用IDMA_IWR;

程序区为24位字长, 读写均为先高16位再低8位数据;

(2) 关于程序段地址为0X0000开始的程序段

TMS320C6201不能从0地址开始装程序, 而需要从0X0001地址开始装程序;

0地址处的指令不装;

例如:上面的0x0000开始的程序段装入为:

IDMA_IAL=0x80000000;

IDMA_IAL=0x00010000;

IDMA_IWR=0x0A000000;

IDMA_IWR=0x001F0000; 第一条指令装入完毕

(3) TMS320C6201启动ADSP2187程序运行的操作

IDMA_IAL=0x80000000;

IDMA_IAL=0x00000000;

IDMA_IWR=0x18030000;

IDMA_IWR=0x001F0000;

图4所示为ADSP2187程序文件分解的数据格式及其意义。

1.2.2 TMS320C6201装入程序

TMS320C6201B的装入与ADSP2187程序的装入基本一致, 不同的是TMS320C6201B的程序获取方法不同, TMS320C6201B的程序源文件是在Simulator下将TMS320C6201B的程序区导出而形成的源程序文件。由于无法将大文件装入到TMS320C6201B片内, 希望通过RS 422接口, 将数据发至TMS320C6201B的SBSRAM内或其他缓冲单元。作为烧写FLASH的准备。

PC机的分析程序最后将TMS320C6201B的数据整理成如图5所示的格式, 再将这些代码装入到SBSRAM中, 最后烧录到FLASHRAM中。

1.2.3 接收DSP发出的相关运行结果

这部分程序的作用是向DSP发出获取AD前端数据与相关计算结果的命令, 然后将相关计算结果与原始数据上传到PC机上, PC机将数据存贮在缓冲区内, 将之显示、打印、存贮成规范化的文件。

2 结 论

内外场试验表明, 某光电跟踪产品双DSP系统由于在设计中采用了RS 422接口, 大大方便了远程调试和整机调试, 避免了内外场测试及调试必须拆除外壳体的问题, 大大节约了调试及测试时间。另外, 该项技术不仅在某光电跟踪产品双DSP系统中得到可靠验证, 目前还被推广应用到其他嵌入式系统中。

参考文献

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[6]Analog Devices.ADSP-218x DSP hardware reference[M].[S.l.]:Analog Devices, 2001.

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422通信 篇3

1 RS422/485串行总线技术标准简介

RS-422、RS-485的数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6 V,是一个逻辑状态,负电平在-2~-6 V,是另一个逻辑状态。C为信号地,在RS-485中多一个“使能”端,用于控制收发的方向,而在RS-422中是可选的。如图1。

但是RS-422跟RS-485是有所差别的,具体参见表1。

在使用24 AWG双绞线时,传输距离与数据速率的关系如图2,可见速率越高传输距离就越短。而当总线上串扰增加时,则传输距离更短。

2 隔离技术

在某些工业控制领域,由于现场情况十分复杂,各个节点之间存在很高的共模电压,或者在数据线缆边上存在高压线或高频线,或者医疗仪器设备需要绝对的人体安全考虑,或者各个节点之间的地之间的压差过大等,虽然RS-422/485接口采用的是差分传输方式,具有相当的抗共模干扰能力,但如果共模电压超过RS-422/485接收器的极限接收电压,即大于+12 V或小于-7 V时,接收端芯片就无法正常工作了,严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

解决此类问题的方法是首先通过DC-DC将系统电源和RS-422收发器的电源隔离;然后将输入信号跟系统信号隔离,彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径主要有:光耦隔离,磁隔离,光耦结合变压器隔离等。各种隔离方法的比较见表2。

3 实际解决方案

光耦隔离及光耦结合变压器的隔离方法是已经应用多年的方法,在众多的文章中已经有过介绍,下面本文就专门介绍采用磁隔离方法的AD公司的ADM2582/2587[1]芯片。

ADM2582E/ADM2587E是具备±15 k V ESD保护功能的完全集成式隔离数据收发器,适合用于多点传输线路上的高速通信应用。具备过热关断特性,能够防止输出短路,可防止温度过高时芯片因电源的过度损耗而毁坏。它采用ADI公司的iso Power TM技术,在单个封装内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收机和一个iso Power TM DC/DC转换器,其内部框图及实际电路如图3所示,该器件采用5 V或3.3 V单电源供电,从而实现了完全隔离的RS-485解决方案。如欲了解更为详细的内容可参考本文的参考文献[1]。

4 小结及展望

通过本文上面的讨论,读者可以看出当今流行的各种RS422/485数据的隔离方法及各自的特点,从而可以根据自己的需要选择相应的方案。文中使用ADM2587进行隔离的方法已成功应用于某项目设备中,取得了良好的效果。从前面也可以看出该串行数据速率通过电缆传输的上限在10Mbit/s,而在目前光进铜退的时代,通过光缆传输及提高差分端差分电压的方法可以将速率提高到20Mbit/s,传输距离增加到数百KM甚至更远。以适应将来更高速率数据容量及更远距离的应用。

参考文献

[1]ADM2582E/ADM2587E Datasheet[S/OL].Analog De-vice Inc.,USA,2009,http://www.analog.com/zh/inter-face/lvds/adm2587e/products/product.html,2009.

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422通信 篇4

随着航空电子系统的发展, 对航空数据总线的要求越来越高, 加速了航空数据总线的发展, 航空数据总线的发展情况决定了飞机电子系统综合化程度的高低。

机载总线通讯技术的应用可提高整个航电系统的性能、可扩展性、可靠性、可维护性和可升级性。机载RS422是一种协议简单、构建方便的总线, 可满足大多数航电系统的应用需求。因此, 越来越多的航电系统采用了RS422传输协议, 本文描述常见的RS422协议的同时, 还研究了一些特殊的机载RS422协议的采集方式。

RS422串行总线接口标准及协议传输模式

RS422接口支持点对多的全双工通信, 是一种平衡传输标准, RS422数据信号采用差动方式, 其接口需要接一个终端电阻, 以减少信号反射干扰, 并要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

RS422是属于通用异步串行接口 (UART) 协议中的一种, 按照标准的波特率完成双向的通讯。其工作原理是将总线数据字符通过起始位标志开始传输, 收到停止位标志停止, 总线数据字符之间不需要固定时间间隔要求。总线传输原理如图1所示。

图1中的数据位, 起始位, 停止位, 奇偶校验位和波特率是RS422总线通讯的几个要素。在KAM500编程中, 需要对上述几个要素进行正确的设置才能够采集到RS422总线通讯数据。

实际试飞中不同类型机载RS422总线信号分析与研究

机载RS422总线通讯消息块分类

根据机载RS422总线通讯协议的特点, 其消息块主要分为以下3种类型:

1.每条总线上只有一个消息块, 其消息块长度为固定值或者可变。

2.每条总线上有多个消息块, 消息块的块标识不同, 每个消息块的长度固定或者长度可变, 每个消息块根据要求有各自独立的结束标识。

总线上消息块长度小于9, 且内容中出现了同步头

机载RS422总线通讯数据块分析

当RS422协议属于第1种的时候, 消息块长度为固定值, 选择采用长度采集的方式, 消息块长度为变长时, 选择块末尾判读的方式, 进行采集;

当RS422属于第2种情况的时候, 则需要在一个通道下编辑多个消息块, 每个消息块选择同一个通道, 依据消息块长度是否可变或数据块是否有结束标志, 选择相应的采集方式;

当RS422属于第3种情况的时候, 本文在下一节会详细介绍。

机载RS422总线通讯协议的同步头研究

RS422总线采集的关键是同步头的设置, 同步头如果没有设置正确, 就会采集不到数据, 而数据块大小设置错误, 一般只是造成部分数据丢失, 造成的后果相对小一些。厂家根据各自通信系统会提供不同类型的同步头, 同步头根据难易程度可以分为以下两大类:

a) 同步头直接给出如:2B、7E、AA55、BB44, 这种情况在软件设置中直接填写就行。此类同步头的优点是同步头简洁, 编写方便;缺点是由于同步头简单数据中出现跟同步头一样的字符概率相对较大, 数据采集出错现象概率高。

b) 同步头需要根据提供的文件协议及KAM500采集器RS422模块的性能换算出合适的同步头。此类协议如SLIP协议其同步头为4个字节, 一些特殊协议的同步头达到了12个字节。同步头占用字节数越多, 数据内容出现跟同步头字符一样的情况就越少, 而KAM500采集器RS422模块同步头最多只能设置8个字节, 当同步头字节数大于8时, 需要根据实际情况缩短同步头并要保证数据采集正确。

机载RS422总线采集的软件编程设置

两种采集模块的主要区别和原理

KAM500采集系统采用数字化背板, 以分布式主辅链接结构、能够有效避免通道之间的干扰, 而每路数据采集通道拥有独立的A/D模块, 能够完美地实现同步采集数据。

机载RS422总线采用KAD/UAR/002和KAD/UAR/102模块进行总线采集, 每种采集模块具有四路数据通道。对于数据块, 当采集到正确的数据同步头时就采集, 并以数据块的长度或结束标识作为采集结束标准。

两种机载RS422总线采集模块区别如下表所示, 原理见图2。

KAM软件中RS422模块的编程方法

在机载KAM软件中, 两种RS422采集模块编程设置如图3所示。

通道:选择板卡中的哪个通道来进行采集设置;

波特率:根据需要采集的RS422总线的通讯波特率进行设置;

比特数:设置采集RS422总线数据的数据位数;

校验方式:主要有无校验, 奇校验及偶校验几种方式。

首先先对上述设置进行编程, 再对数据块名称, 同步头长度或者数据块的结束标志根据被采集的机载RS422总线的ICD文件来确定。

上述的设置可以满足目前绝大多数厂家设计的机载RS422总线协议, 在某型飞机实际测试中, 遇到了同步头比较简单, 且内容中也出现了同步头相同的字节, 导致采集数据出现错误, 这种现象在以前的机载测试中没有遇到过, 当时解决的方法采用了同步头和内容第一个字节组合成同步头, 但这种方法是第一个字节要固定不变才是可行的, 并不能完全解决数据采集故障。

针对这种情况, 在实验室进行了详细仿真分析, 根据KAM软件要求, 机载RS422块长度不能小于9个字节, 在消息块小于九个字节的情况下会出现KAM500采集RS422总线时会出现把内容中与同步头相同字节当做同步头, 从而导致采集出错。

仿真实例:同步头设置55, 块大小为5个字节, 内容第一个字节为44, 采用字递进1的方式仿真, 根据KAM500采集规则, 块大小要大于等于9, 所以设置字节大小为10, 通过仿真界面可以发现第一次采集时为正确数值:

55 54 55 56 57 55 54 55 56 57

接着下一个周期时采集出现错误, 数值为:55 56 5755 54 55 56 57 55 54

通过分析出错情况, 发现主要是采集板卡对于真正同步头的区分没有依据, 针对这个新的问题, 通过重新查看机载RS422 ICD文件, 发现除了同步头、数据块大小、奇偶校验类型和波特率等最基本的要素外, 还有一项数据更新速率40HZ, 但是这个更新速率在以前机载RS422采集测试中没被采用过, 再分析编程界面发现有同步间隔选项 (Sync Interval) , 如图3所示, 在以前机载RS422采集过程是不被采用的一个选项。

是不是可以把更新速率当做一个真正同步头传输的一个判据, 为此本文设置了同步间隔选项, 通过仿真界面发现数据采集正确:

55 54 55 56 57 55 54 55 56 57 55 54 55 56 57 5554 55 56 57……

总结

422通信 篇5

在ATMEGA64单片机应用系统中, 由于速度和程序存储器和数据存储器的寻址空间的限制, 要存储每秒30帧、640×480像素大小的一幅图像, 是比较困难的。而FIFO芯片AL422B很好的解决了这一难题。

2 数字图像的静态存储

AL422B是AverLogic公司推出的一个存储容量为393216字节×8位的FIFO存储芯片。内部功能框图如图一。在ATMEGA64单片机应用系统中实现数字图像的静态存储, 原理框图如图二。

3 系统实现和软件设计

3.1 系统实现

在ATMEGA64单片机应用系统中实现数字图像的静态存储, 我们必须解决存储速度和存储容量两大问题。在图三中, (A) 为行时序图, PCLK为像素时钟, 频率与主频一致, 上升沿时数据输出有效;Y<7:0>为8位数据输出;HREF为水平参考信号, 当像素在窗口有效时, 为高电平, 否则为低电平;CHSYNC为行信号。 (B) 为场时序图, VSYNC为场信号, HREF为水平参考信号。

在图四中, WCK为AL422B的写入时钟, 周期最大为1000ns, 最小为20ns, 其上升沿时数据写入, 随着该时钟输入, 其内部写指针自动增加。显然, AL422B的速度足够。

在图五中, RCK为AL422B的读出时钟, 周期最大为1000ns, 最小为20ns, 当/RE和/OE有效时, 在其上升沿数据有效, 随着该时钟输入, 其内部的读指针自动增加。当单片机的主频为12MHZ, 我们可以用单片机中的ALE/WR/RD合成RCK信号。再利用图像芯片的数据输出特性和单片机的中断功能及AL422B的特点加以解决。对于容量问题, 我们利用AL422B的大存储容量 (3M位) 就可以满足要求。

3.2 软件设计

设计的关键是如何将一帧有效的数据完整地传输给AL422B, 及如何在AL422B中读取数据。FIFO WRST、FIFO WEN、FIFO RRST、FI-FO OE、FIFO RCLK、FIFO DATA分别与PE2、PE3、PE4、PD4、PD5、PA口连接。

4 结论

本系统设计在工业用数字摄像头中得到了广泛应用。

摘要：本文论述了在ATMEGA64单片机应用系统中利用FIFO芯片AL422B实现数字图像的静态存储的原理、方法、系统实现和相应的软件设计。

关键词：单片机,数字图像,FIFO,静态存储

参考文献

[1]《OV7610/OV7110SINGLE-CHIP CMOS VGA B&WCOLORDIGITAL AMERA》OMNIVISION TECHNOLOGIES, Inc.1999.

422通信 篇6

关键词：苯作业,血常规,异常检出率,职业健康检查,职业健康教育

苯是一种有机溶剂,是常见的生产性毒物,在工业上常作为化工原料使用,多用于油漆、粘合剂等化学物品的溶剂和稀释剂,在印刷、喷漆、制鞋、箱包等行业广泛使用,苯在生产环境中以蒸汽状态存在,主要通过呼吸道进入人体,也可由皮肤、消化道吸收。短时间吸入大量的苯蒸气可引起中枢神经系统的麻醉作用,长期接触低浓度的苯可引起慢性中毒,经常会出现神经系统、血液系统等方面的一些病理变化,严重者引起再生障碍性贫血,甚至白血病[2],现就我院对某化工厂422名苯作业人员血常规检查结果分析如下。

1 对象与方法

1.1 对象

某化工厂苯作业人员422名,其中男性241人,年龄为20~45岁,平均年龄30岁;女性181人,年龄为22~43岁,平均年龄为31岁,从事苯作业工龄2个月~12 a,平均工龄为8.2 a。

1.2 方法

1.2.1 检测方法

抽取422名苯接触工人外周血,WBC、Hb、PLT用全自动血液分析仪测定,按WBC正常值不少于4.0×109/L、Hb不少于110 g/L、PLT不少于100×109/L计数。

1.2.2 诊断

按照《职业性苯中毒诊断标准》(GBZ [1])进行诊断。

1.2.3 统计学处理

采用χ2检验。

2 结果

2.1 不同工龄组苯作业人员血常规异常检出情况 见表1。

注:χ2=7.65,υ=2,P<0.05。

2.2 不同年龄组苯作业人员血常规异常检出情况 见表2。

注:χ2=27.58,υ=4,P<0.01。

2.3 不同性别苯作业人员血常规异常检出情况 见表3。

注:χ2=9.46,P<0.01。

3 结果与分析

从表1中看到11 a以上工龄组比6~10 a工龄组血常规异常检出率高,表明接毒工龄短异常检出率低,接毒工龄长异常检出率高,接毒工龄短的比接毒工龄长的具有明显的健康优势;但是,从表中还可以看出工龄小于5 a组的异常检出率也相对较高,考虑可能与低工龄组苯中毒的发生潜在着个体易感性、自身免疫差异以及该年龄段的造血系统发育未完善等内在因素有关[3],也可能与该年龄段年纪轻、自我防护意识淡薄、防护不力等因素有关。

从表2中看到除了年龄25岁以下和41岁以上的年龄组外,其他年龄组的异常检出率随着年龄的增长而增高,经过统计学处理年龄组之间的异常检出率差异有统计学意义,这和有关资料的报道是相符的。表1和表2中工龄组和年龄组异常检出率相对应,原因与前面所述相同(25岁以下组的异常检出率相对较高,考虑可能与低工龄组苯中毒的发生潜在着个体易感性、自身免疫差异以及该年龄段的造血系统发育未完善等内在因素有关,也可能与该年龄段年纪轻、自我防护意识淡薄、防护不力等因素有关);41岁以上组的异常检出率较低,考虑与该年龄组个体耐受性较强、自我防护意识强、或一线工作接毒时间较短有关,其真正原因,还有待进一步研究。

从表3中看到男、女性别的不同,异常检出率经统计学处理差异有显著性。女性异常检出率远远高于男性,考虑与女性个体易感性强、女性自身生理条件、机体免疫力差等因素有关,说明苯作业人群中男性比女性具有明显的健康优势。

4 讨论

苯是确认的人类致癌物,且苯中毒后又无特效解毒剂,这是不争的事实。从以上检查结果看,苯对作业人员的身体健康存在着相当大的危害,大多数工人对苯的毒性了解甚少,更不知道苯中毒的后果多严重,所以从根本上未引起足够重视,在平时工作中未做到有效的个人防护,这从问诊和以上检查结果异常率为11.14%中可以看到。出现上述危害的主要原因可能有以下因素:①企业没有按照国家的相关法律、法规开展职业病有害因素控制。②企业未对职工进行有效的职业健康教育,苯作业工人对苯的职业危害与防护知识了解甚少,没有做到有效自身防护。③青年女性对苯的敏感性高,容易发生职业损害。④职业卫生监督部门没有认真履行自己的职责,未按规定对作业场所存在的职业病危害因素进行检测、评价。

针对以上因素应采取综合性预防措施:①以无毒或低毒的物质代替苯;如喷漆作业中改用无苯稀料,制药业以乙醇代替苯作萃取剂,印刷业以汽油代替苯作溶剂,以限制苯的使用量,从源头上减少对苯的接触。②改革生产工艺,安装有效的通风排毒设备;作业时应进行通风、排毒,以降低车间空气中苯浓度的含量,使用苯的操作应在排毒罩内进行;在生产工艺上可根据具体情况采用静电喷漆、自动仪淋漆、浸漆等,以达到工作人员不接触或少接触苯的目的。③实施卫生保健措施;对苯作业现场定期进行劳动卫生调查和空气中苯浓度的测定[4],使空气中苯浓度保持低于国家卫生标准。对劳动防护设备加强管理,注意维修和更新,以防失败。对苯作业工人进行职业卫生健康知识培训,为其配备有效的个人防护用品,作业时严格佩戴防苯面具和口罩,防护手套等,作业过程中尽量避免皮肤和苯蒸气直接接触,禁止使用苯作溶剂洗手、去污,班后彻底清洗局部暴露皮肤,从根本上杜绝苯的危害;在一定条件下,加强个人防护,将起到不可估量的作用。④对苯作业工人进行定期体检:制定工人上岗前、在岗期间及离岗时的职业健康检查,重点在血液系统指标的检查,对具有从事苯作业禁忌证者,如患有中枢神经系统性疾病、精神病、血液系统疾病及肝、肾器质性病变者,都不宜从事接触苯的工作,在就业前即应排除在外。在岗期间定期体检可早期发现苯中毒造成的健康损害,以便及早调离或及时治疗,以减少危害的进一步加深,从源头上减少或消除苯中毒事故的发生,减少苯的职业危害,真正做到保护劳动者的身体健康。

参考文献

[1]GBZ68-2002.职业苯中毒诊断标准.

[2]金泰廙,孙贵范.职业卫生与职业医学.5版,北京:人民卫生出版社,2003:205-209.

[3]潘宝忠,相葵.53例苯中毒病因分析.工业卫生与职业病,2000,26(3):175-176.

422通信 篇7

“422”家庭结构,狭义上,2016年新计生政策的实施促使步入婚育年龄的独生子女一代生育“二胎”比例明显增加,则家庭人口数量上形成“422”家庭模式,即独生子女代双方父母(4个老人),独生子女代(1对夫妻),独生子女代子女(2个小孩)(图1)。广义上,“422”代表单元家庭构成结构中包含更广的年龄层,人口老龄化使得四代同堂成为部分家庭结构模式,独生子女代曾祖父母辈、已婚独生子女代父母(4个中年人)、独生子女代(1对夫妻)、曾孙子女辈,这里将曾祖父母辈及曾孙子女辈并成为“422”家庭结构中的“2”,作为社会成员急需受到关注的两个特殊群体(图2),整体家庭结构分属于不同梯队,揭示人口再生产结构的变化特征,反应着社会经济民生问题关注力的改变。

“422”家庭的特征:“422”家庭,在可以预见的将来,以经济基础为依托,中国四世同堂式的家庭逐形成“金字塔”的家庭结构,尽管是这样,“422”家庭结构中曾祖父辈、曾孙子女辈作为特殊群体,居住形式因客观原因分别依赖于父辈、独生子女辈两代人,形成两大合居主体,然一起居住的比例较少,其中存有一定的生活矛盾,以中年与青壮年为例,他们之间存在几种原因。

由上表可见,不同的生活习惯可能会产生两代人的矛盾,所以现在大多数的家庭第一合居主体与第二合居主体都会分开居住。

二、影响“422”家庭结构居住形式的因素

第一、养老问题。21世纪初期开始,大量的独生子女将陆续步人婚育年龄,独生子女逐渐组建家庭,与其他类型的家庭相比,这类家庭负担较为沉重。当前,赡养老年人不仅包括对老年人的生活照料和精神慰籍,而且老年人的部分物质消费和医疗保健消费也由子女来支付。然而对老年人精神层面的慰藉与中青年人多选分居模式形成对立,空间上居住距离拉长,造成”空巢老人”独居模式的出现。

第二、人口结构多样问题。人口老龄化带使得家庭结构逐渐显露老龄化趋势,随着独生子女代步入婚育阶段,“四代同堂”逐渐形成模式,然而使不同年代人之间更好地相互联系与沟通,这给了现代居住结构设计者严峻的考验,公共养老服务体系是否可以容纳到一般居住空间公共社区成为人们思考的方向,将养老院与育儿园等同纳入社区建设,加强老龄化一代人口与中青年及幼年的感情联系。

第三、育儿问题。独生子女一代人忙于工作,新生儿的养育任务开始依赖于父母长辈,这也促使独生子女一代心理更倾向于同父母辈居住地空间距离的缩短,以满足对新生儿的抚育。

三、现阶段的居住空间分析

越来越多的家庭开始以分开居住来处理剪不断、理还乱的婆媳关系和代沟问题,即年轻的夫妇结婚或生育后就离开年长的父母,购买两房一厅的房屋与孩子一同居住。部分老人也同意这样的做法,主动提出分开居住。

而中老年人中,在居住安排上还是很依赖于子女,尤其是儿子。中老人和子女虽然倾向于分开居住,但还是愿意住得近一些,便于照料。在城市,空巢老人的主要问题表现为老人的心理和生活照料问题,如孤独、抑郁、焦虑、烦躁等,而年轻一代忽视与父母的精种交流和心理慰藉是个普遍存在的问题。

1、“422”家庭结构下空间设计建议方案

年轻人希望自在,而中老年人们渴望亲情。如何才能划定出一条父母与子女居住的最佳距离,不远不近,既照顾了亲情,又保持了自在。由此,许多家庭,在给子女结婚购房时遵循便是这个距离。但这只是理论上的东西,在现实生活中,中老人需要的是温暖的气氛和享受天伦之乐,以下我为这种需要提出纵的“梯形”结构建筑。这是建筑方案的基本构思:红色部分为综合社区(包括中老人住居空间,康乐设施,活动平台,市场,幼儿园等);黄色部分为已婚或已育独生子女代居住空间;蓝色部分为单身或未有子女的独生子女代居住空间(图3)。

2、设计方案优势分析

由于第一合居主体的年纪较大,行动各方面有所不便,而且这类人群数量占的比例越来越高,所以他们居住的空间安排在下面的部分。并且在家门口设有一系列社区配套的设施,丰富中老年人平日的生活,消除其孤寂感。社区设施中包括幼儿园,第一合居主体往往需要人陪伴也喜欢自己的孙子,把幼儿园设在这里让他们与孙子有更多的相处时间,和更好的相处空间,一方面满足自己的心理需求,另一方面对于正处于事业拼搏期的独生子女代来说,可以减轻看管孩子的负担。

“梯形”结构的中间层是已婚独生子女代及其子女的居住空间,与上代人保持不远不近的距离,既顾及到了亲情又持有自己的空间。

建筑的第三部分也是最顶层为单身或未有子女的群体居住。这部分空间面积大概小于60平方米。由于工作或者其他原因,他们的作息时间波动性更大,与父母的接触的时候可能更少,所以他们的位置可以适当安排在独生子女代已婚及其子女的居住空间之上。

四、结语

本文通过对“422”家庭结构下空间设计的发展趋势进行探讨和探究,寻找到了一些有一定学术价值、颇具实践意义的理论观点。中国城镇化的快速发展,高密度住宅遍地开花,“梯形”结构的建筑理论设想又较为合理地安排了这种主流的家庭结构。用户之间的户外交往,应该得到更广泛的交流机会,“422”家庭结构下空间设计,并不仅仅是划分领域让单一群体使用,更需要依靠各个阶层力量的共同参与。

参考文献

[1]联合国人居署.面向和谐城市发展的包容性城市规划.和谐城市.2008-2009

[2]谭长亮.现代居住空间设计的发展趋势.新西部.2007.14

[3]叶耀先.平民住宅和住宅设计理论.建筑学报.2001.8