基于状态机的AI/AO模块HART通信软件实现方法

现代电站控制系统正逐渐向数字化、智能化方向发展。HART协议的通信方式具有可靠性高、传输数据量大等优点。基于HART协议的智能仪表正越来越广泛地应用于自动化控制领域,如核电站控制、火电站控制、燃气轮机控制等。针对现有以硬件方式实现HART通信功能存在系统复杂性高、经济性与通用性差等问题,提出了一种基于有限状态机的软件设计方法实现AI/AO模块的HART通信功能。采用软状态机的轮转逻辑设计实现HART协议的主从站切换和主站配置,通过接收状态函数和HART报文切换的逻辑设计完成多路HART从站应答。HART通信软件实现方法具有无需更改AI/AO模块硬件设计的特点,其应用前景十分广泛。测试结果验证了方案的有效性。     

基于Windows的HART组态软件设计

针对PC在Windows操作系统下实时性差和状态机功能不易实现的问题,根据PC自带的性能计数器,构造一个高精度、低开销的定时器,其计数精度可以达到毫秒级以下。采用AES算法对HART控制命令进行加密保护,实验结果证明,HART组态软件具有较好的实时性和安全性,适用于工业控制的现场数据通信。     

具备HART主站功能的模拟量采集模块设计

设计基于CPU+FPGA架构的具备快速HART主站功能的多通道模拟量采集模块;采集模块的CPU与FPGA通过PCIe总线通信;FPGA通过隔离的SPI总线控制8路模拟量采集通道,并与两路协议转换芯片通信;单个协议转换芯片实现一路SPI与四路UART的转换,与四路HART MODEM通过UART接口通信;HART信号通道与模拟量采集通道一一对应,HART信号通过耦合模块与模拟量信号在滤波模块和保护电路之间叠加;模拟量输入信号,经过通道保护电路和滤波模块后到达模拟量转换模块,进行模数转换;通过使用FPGA和协议转换芯片,实现了8个模拟量采集通道的并行采集处理,实现了HART通道串行通信的并行工作;在CPU中运行两个独立线程,各自负责一片协议转换芯片下的四路HART通信,四路HART通信以循环发送和循环接收的方式工作;并行工作的方式提高了模拟量采集的速率,减少了HART通信的等待时间,提高了HART通信的效率;模块通道之间相互隔离,降低了通道间故障相互影响的概率,提高了模块的可靠性;模块支持4~20mA电流信号和±5V、±10V电压信号采集,采集精度0.1%,电流采样电阻250欧姆,通道间隔离电压可达1000VDC。     

基于HART协议的智能仪表通信电路设计

从HART协议智能仪表的功能和协议要求出发,详细分析了HART协议智能仪表通信的设计重点、难点和关键技术,设计了完整的HART协议智能仪表通信的实用电路,可以实现HART协议智能仪表通信的基本功能。该智能仪表可用于实时监测,低功耗并且具有兼容模拟和数字通信的能力。     

基于HART6的智能压力变送器设计

作为一种现场总线,HART协议及相关设备被广泛地应用在工业过程控制系统中.HART协议自身也在不断发展,特别是第6版规范的提出,推动了HART的系统整合应用.针对压力类仪表,采用自主的软件状态机模型技术,设计了满足HART 6规范要求的智能压力变送器,并实现对压力族命令的支持.     

基于HART协议的二线制涡轮流量变送器的开发

以HART协议为通信标准,提出了系统的总体方案设计,通过对HART协议的理解与掌握,详细的给出了基于涡轮流量变送器的软硬件设计;硬件设计部分包括涡轮脉冲采集模块,微处理器模块,HART通信模块和4~20 mA环路电流模块4个模块,其中HART通信模块采用HART调制解调器芯片AD5700实现,4~20 mA环路电流模块采用环路供电专用芯片AD5421实现,二者共同构成了HART协议的物理层接口,文章硬件电路所采用的都是低功耗芯片,用纯硬件的方法解决了HART总线设备的低功耗难点;软件设计部分包括主监控程序、变送计算程序和HART协议通信程序3个程序模块,重点讲述了HART协议的数据链路层和应用层的实现过程;最后文章对涡轮流量变送器的二线制传输功能和HART通信功能进行了测试;测试结果表明,变送器的设计要求基本实现了。     

应用Lex与Yacc实现设备描述分析

HART现场设备外部特性的设备描述,使主机能对各种现场设备进行操作,为实现主机的互操性,利用专用工具Lex和Yacc实现分析设备描述,建立多种设备的运行数据,使HART现场总线协议的组态软件能够配置多种设备。讨论了Lex和Yacc的词法分析和语法分析技术及设备描述语言,成功开发了能够分析HART协议设备描述的组态软件,实现了HART设备的互操作。     

基于有限状态机的高速串口通信收发器的FPGA设计

针对在多任务操作系统环境下串口通信实时性和高速性受到影响的问题,提出一种基于有限状态机的高速串口通信收发器的FPGA实现方法。串口通信收发器由波特率发生器、发送模块、接收模块和控制与状态四个模块构成,波特率发生器使用锁相环对输入时钟进行倍频和分频;接收模块和发送模块分别使用一个四状态和两状态的有限状态机实现。仿真和实测结果表明,设计的FPGA串口收发器模块电路工作稳定,速度可以达到3 Mbit/s。由于FPGA的高度并行性和有限状态机的稳定性,使用有限状态机实现的FPGA高速串口通信收发器在工业应用中能保证高速串行通信的实时性和可靠性。     

基于HART协议的金属管浮子流量计

介绍一种基于HART协议的金属管浮子流量计的设计方案。应用磁阻传感器测量金属管浮子的角位移,利用HT2015和AD421实现HART协议通信物理层,并叙述了MSP430单片机的软件编程,实现了各项功能和HART通信。     

蓝牙RFCOMM协议层的研究与实现

分析RFCOMM协议及其连接模型和通信流程,提出一种基于有限状态机模型的RFCOMM-L2CAP异步通信结构。针对RFCOMM底层唯一存在的L2CAP信道的复用模型,通过异步化事件处理统一维护RFCOMM连接与L2CAP信道的引用关系,优化蓝牙协议栈层间的通信效率和实时性。