文档介绍：一种智能多协议通信适配器的设计
0 引言
目前电力系统的通信、监控和数据采集系统采用的是一种分布式的通信结构。伴随着新设备、新技术的应用,在当前我国的电力系统内,对终端单元的通信、监控和数据采集存在着三大问题:一是分布式系统的工作效率较低;二是终端种类繁多,并且通信协议互不兼容;三是主站的数据采集前端子系统(工控采集板、协议转换板等)适应性较差,实际使用效果难以令人满意。
电力系统所需要的,应该是这样一种主站数据采集前端子系统:首先它应该可以实现与多种类型的终端单元进行通信与数据采集;其次,它应该可以兼容多种通信协议;然后,最为重要的是它可以智能地、自动地完成对终端单元的数据采集和协议转换任务;最后,这个子系统还应该价廉物美,具有良好的经济性。
1 采集与监控系统结构
在变电站和工业现场的微机监控应用系统中,要采集许多远程现场数据点,这时主站PC机与下位机通过串行通讯来完成命令与现场采集数据的传输。目前比较通用的是在PC机或工控机内安装数据采集板卡,如A/D卡及422、485卡。这些数据采集设备存在以下缺陷:安装麻烦、价格昂贵;受计算机插槽数量、地址、中断资源限制,可扩展性差;在一些电磁干扰性强的测试现场,无法专门对其做电磁屏蔽,导致采集的数据失真。通用串行总线(Universal Serial Bus,简称USB)是1995年康柏、微软、IBM、NEC等公司为了解决传统总线的不足推广的一种新型串行通信标准。该总线接口具有安装方便、高带宽、易扩展等优点,已经逐渐成为现代数据传输的发展趋势。基于USB的数据采集系统充分利用USB总线的上述优点,有效解决了传统数据采集系统的缺陷。本设计就是将RS-232、RS-485与传输距离短但高速、可靠易扩展的USB相结合,形成了能够多点、快速、可靠、低成本的远距离数据采集系统。

采集与监控系统结构图
2 适配器的硬件电路实现
通信适配器硬件结构如上图1所示。微控制器采用AT89C52,该控制器具有运算速度快、兼容MCS51指令集的特点,内部集成 8Kflash,性价比高。外接看门狗电路MAX706,可为微控制器提供可靠的保护。为了防止外界干扰对MCU的影响,单片机与下位机通讯的接口采用光耦隔离,控制接口的隔离采用TLP521-2,收发的RXD、TXD采用6N137隔离。
U
SB接口采用PHILIPS的USB控制芯片PDIUSBD12,该控制芯片能够实现微控制器的并行总线到USB口的总线接口功能,而且编程方便,适用于多种微控制器,内部集成实现USB功能的PLL、SIE、FIFO模块,与普通的微控制器配合就可以实现功能完备的USB外设。对于一个微控制器而言,PDIUSBD12就象一个带8位数据总线和一个地址位(占两个位置)的存贮器件。+(用于高速 USB器件)置为高来实现的。,相连。连接的建立通过外部/系统微控制器发出命令来实现。这就允许系统微控制器