基于MSP430的智能仪表与组态王的通讯设计

　　1引言

　　目前组态王与单片机的通信多是通过动态数据交换或自己开发通讯驱动程序的方式进行的。动态数据交换(DDE)是Windows平台上一个完整的通讯协议，通过DDE使应用程序之间彼此能交换数据和发送指令。但使用DDE会带来一些额外的开销，如会降低系统实时性、增加系统的不可靠性，特别在多参数传送时不太稳定，易出现数据丢失现象。而自己开发通讯驱动程序又有一定的难度，且开发周期较长。最近，在为九江石化燃运输煤皮带监控系统的设计中，基于 MSP430单片机的智能仪表作为下位机，研华公司的工控机作为上位机，采用ADAM-5000的协议，实现了数据的实时采集、处理和显示。

　　2 系统结构

　　燃运皮带监控系统整体结构如图1所示。现场的各种传感器将测得的电压、电流、速度信号通过自制的智能仪表传送给上位机，在组态界面上实时显示和监控皮带的运行状况;外部状态输入是通过智能仪表检测电机接触器辅助触点的状态，当信号是闭合状态时系统的报警保护才起作用，否则当检测到是开路信号时，采样值超出范围不报警，继电器不动作;故障输出是指电机一旦过流或皮带堵煤、皮带停转、柱销断裂等故障时候，智能仪表发出脉冲信号送给PLC传送至1-15#牵引电机接触器和报警指示灯，从而切断对应的接触器，停止相应的电机，同时发出相应的声光报警信号

　　图1 燃运输煤皮带监控系统整体结构框图

　　3 通信实现

　　3.1 通信接口

　　本系统采用RS485串行通信标准。RS485采用差分传输方式，可以有效地提高抗共模干扰能力，最高传输速率可达10Mb/s，最远传输距离可达 1200m，支持与数据通信设备多连接。RS485由于传输速率高，传输距离远，已成为工控系统串行通信的普遍形式。当采用RS485实现上位机与下位机串行通信时，由于上位机通常只提供RS232串行接口，因此需要使用RS232/RS485通信接口进行转接，在本文开发的监控系统中采用了多串口卡来实现转换的。

　　3.2 MSP串行通信的特点

　　MSP430F149有两个串行通信模块：USART0和USART1[2]。它的通信功能很强，模块在发送和接收每一字节数据时都可以触发中断，从而使CPU退出低功耗模式。发送和接收中断由两个独立的中断控制位控制。与传统的串行通信相比，MSP430单片机用低时钟频率实现高速通信的方法是：除了分频因子外，还有一个分频因子调整寄存器，它用分频因子加调整的方法可以实现每一字节内各位有不同的分频因子，从而保证每位数据的中心三个时钟状态都处于有效的数据范围内，在低时钟频率时实现高通信波特率。从机地址位多机模式的通信格式为：起始位+数据位+地址/数据位+停止位。从机通过地址/数据位判别收到的是数据帧还是地址帧，当收到的数据是地址的时候，将收到的字节与本机地址进行对比，如果相等，则表明主机将与本机进行通信，复位寄存器 U0RCTL的URXWIE位。此后收到数据后将触发接收中断，在中断程序中将收到的数据存入接收缓冲区。如果收到的地址与本机地址不符，则说明主机以后发送的数据不是针对本机的，置位寄存器U0RCTL的URXWIE位，此后接收到数据字节将不会触发中断。