收发器测控应用管理论文.doc

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1、学无止境收发器测控应用管理论文摘要：介绍了Echelon公司的双绞线收发器FTT-10A的性能特点，给出了将FTT-10A双绞线收发器应用于单片机构成的测控系统中，提高远程通信可靠性的具体应用方法。关键词：FTT-10A；同步；曼彻斯特编码；拓扑结构以单片机为主体构成的测控系统，由于其结构简单、工作稳定可靠，而在工业控制、智能测试设备等领域得到了广泛应用。随着计算机、通信、网络、控制技术及微处理器的发展，用户还可以将微处理器嵌入到各种仪器设备中，再利用微处理器的通信端口将现场采集的数据上传给上位机，由上位机对数据进行处理并监控现场的各种智能仪器和设备。一般的单片机都集成了串行通信口，这

2、些串行通信口可以通过ＲＳ４８５总线或其它的总线方式组成总线型通信网络，从而将多台单片机系统连接在一起，形成分布式测控系统。这种结构具有简单灵活且易于控制等特点，但是要安全可靠地实现数据的传输，还要在智能仪器设备上配备合适的通讯接口。一般可选择ＲＳ２３２、ＲＳ４２２、ＲＳ４８５等接口电路。有关这些接口电路的应用介绍已经很多，而本文要介绍的是ＥＣＨＥＬＯＮ公司生产的双绞线收发器ＦＴＴ－１０Ａ，它可以在微处理器通信端口和物理介质间提供一个物理接口。１ＦＴＴ－１０Ａ收发器的性能ＦＴＴ－１０Ａ收发器主要由一个隔离变压器和一个差分曼彻斯特编码器组成。其引脚排列如图１所示。它由５Ｖ电源供电。ＮＥＴ－

3、Ａ、ＮＥＴ－Ｂ是两个网络接口，此接口没有极性要求。ＲＸＤ、ＴＸＤ分别是数据接收和发送端口，ＣＬＫ为收发器时钟输入端，Ｔ１、Ｔ２则用来提供钳位和瞬时电压保护。3学海无涯学无止境收发器所带的变压器隔离接口可满足系统的高性能、高共模隔离，同时具有隔离噪声作用，可防止干扰信号进入传输网络中。它支持无极性自由拓扑结构，从而可使系统安装不再局限于总线结构。也就是说，此收发器支持星型、环型接线。自由拓扑结构通过最简单的接线方式减少了系统安装的时间和费用，从而可使任务以最快的方式完成。由于减少了对通信线的拓扑、接合和节点位置的限制，因而使得网络更易于扩展。两个ＦＴＴ－１０Ａ收发器还可以背靠背用作数字式

4、重复器，同时可在一个信道上增加传输距离或节点数量。ＦＴＴ－１０Ａ的通信速率一般为７８ｋｂｐｓ但用于自由拓扑结构时，通信距离较短（只有５００米），而采用双端总线结构时却有２７００米。它可工作在５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ或２０ＭＨｚ频率下，并可自动进行时钟检测。ＦＴＴ－１０Ａ使用的编码方式是差分曼彻斯特编码，其编码规律如下：●每个码元中间时刻均有电平变化。●“１”表示电平在中间由高到低；“０”表示电平在中间由低到高。这种编码的特点是：每比特中间的跳变可做同步使用，数据的表现依据其开始是否变化来决定，出现跳变时为“０”，没有跳变时为“１”。这种编码所提供的数据格式使得数据可在多种媒介中传输。图２

5、所示是其编码的过程和波形。从图中也可看出：在信号位中间总是将信号反相，这就是差分曼彻斯特编码对信号的极性不敏感的原因，所以通信链路中的极性变化不会影响数据的接收。这一点对于远程通信很有用。２ＦＴＴ－１０Ａ和ＭＣＵ组成的测控系统因为ＦＴＴ－１０Ａ可保证可靠的数据传输，因此，它可广泛地应用于控制网络中。但目前主要是在基于ＮＥＵＲＯＮ芯片的控制系统中将ＦＴＴ－１０Ａ的ＴＸＤ、ＲＸＤ分别与神经元芯片的通信端口ＣＰ１、ＣＰ０相连。根据它的特性及其自身结构的特点，可将其应用于一般的单片机控制系统中，以提高单片机远程通信的可靠性。数据一般是以数字信号的形式来传输的。随着距离的增加和信号传输速率的提高

6、，特别是当高速变化的信号在长线中传输时，由于阻抗的不匹配，而可能会出现反射现象，从而导致信号波形发生改变，或出现有害干扰脉冲而使信号传输的可靠性受到影响。在传统的控制系统中，一般采用总线拓扑结构（如ＲＳ－４８５），并通过屏蔽的双绞线将一个线路的接收和发送控制连在一起，按照ＲＳ－４８５规范，所有的设备必须通过总线相连，以限制线路反射和确保通信可靠，但这却增加了整个网络安装和维护的时间和费用。而ＦＴＴ－１０Ａ收发器则恰好克服了上述缺点，且可降低安装和维护费用，同时也便于灵活组网。3学海无涯学无止境由于ＦＴＴ－１０Ａ使用的是曼彻斯特编码方式，这种编码方式自带信号传送的同步信息，因此，ＦＴＴ－

7、１０Ａ以自同步的方式来进行数据的传输。而一般的单片机（如ＭＣＳ－５１系列单片机）自带的是异步串行通信端口，这样，若想将ＦＴＴ－１０Ａ收发器与此类单片机相连并实现通信，则必须加一转换电路，也可用专门的芯片（如Ｉｎｔｌ８２５１）在ＭＣＵ与ＦＴＴ－１０Ａ之间进行转换，以保证做到同步串行通信。８２５１作为串行通信的扩展接口芯片，它具有同步和异步两种工作方式（可通过编程来决定）。在同步方式时，每字符占５～８位，可以内同步，也可外同步。同步发送时，发送器最