CN111707842B - 一种基于rs485串口的频率信号生成方法及转速系统测试方法 - Google Patents

Abstract

一种基于RS485串口的频率信号生成方法及转速系统测试方法，其中，频率信号生成方法包括：将RS485芯片的DE端和端连接，并与控制模块的第一输出端连接；以及将RS485芯片的DI端与控制模块的第二输出端连接；利用所述控制模块中预设的控制程序控制所述第一输出端和所述第二输出端的电位变化，从而控制所述RS485芯片的输出端输出相应的频率信号。转速系统的测试方法包括：利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号；通过所述转速模拟信号测试所述转速系统。本发明提出的频率信号生成方法能够产生多种形式的频率信号；在此基础上提出的转速系统的测试方法，可以利用现有控制系统中的RS485电路，并且不需要外接电源，从而更加方便了现场的测试工作。

Description

一种基于RS485串口的频率信号生成方法及转速系统测试 方法

技术领域

本发明涉及系统测试领域，尤其涉及了一种基于RS485串口的频率信号生成方法及转速系统测试方法，用于方便待测系统的现场调试以及节约调试成本。

背景技术

在自动控制领域的研制、调试、现场服务过程中，利用仿真信号测试嵌入式控制系统(以下简称控制系统)功能的手段非常常见且有效。其中，频率量输入信号是控制系统的常见信号，通常用于检测转速等物理参数。频率量信号常用的形式有方波信号和正弦波信号，通常需要使用波形发生器或专用的仿真仪器生成。然而，波形发生器等信号生成设备，通常体积大、价格昂贵，不便于携带，现场应用时还可能需要外接电源，从而给现场测试工作造成了诸多不便。

发明内容

为解决背景技术中所提到的现有技术问题，本发明提出了一种基于RS485串口的频率信号生成方法，包括：将RS485芯片的DE端和端连接，并与控制模块的第一输出端连接；以及将RS485芯片的DI端与控制模块的第二输出端连接；利用所述控制模块中预设的控制程序控制所述第一输出端和所述第二输出端的电位变化，从而控制所述RS485芯片的输出端输出相应的频率信号。

在一个或多个实施例中，所述RS485芯片的输出端分为正向输出端和负向输出端，所述频率信号生成方法，还包括：在所述RS485芯片的正向输出端和负向输出端之间并联设置电阻，用于滤波。

在一个或多个实施例中，所述控制模块包括：单片机或ARM。

在同样的发明构思下，本发明还提出了一种转速系统的测试方法，包括：利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号；通过所述转速模拟信号测试所述转速系统。

在一个或多个实施例中，所述利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号，包括：搭建临时测试电路，所述搭建临时测试电路包括：通过外部控制模块或待测系统中闲置的控制模块的第一输出端分别连接所述RS485芯片的DE端和端；通过外部控制模块或待测系统中闲置的控制模块的第二输出端连接所述RS485芯片的DI端；断开所述RS485芯片的正向输出端和负向输出端与外部通信电路的连接，并接入所述转速系统。

在一个或多个实施例中，所述利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号，还包括：初始化所述测试电路，所述初始化所述测试电路包括：配置控制模块的所述第一输出端和所述第二输出端为通用IO端口；设定生成波形模式与缺齿波形数量；计算定时器周期以实现生成特定频率的转速模拟信号；配置定时器，并使能定时中断；执行预设的中断程序，使得所述测试电路按照所述设定生成波形模式与所述缺齿波形数量输出转速模拟信号。

在一个或多个实施例中，所述执行预设的中断程序，使得所述测试电路按照所述设定生成波形模式与所述缺齿波形数量输出转速模拟信号，包括：在一个中断周期内，根据预设的波形模式生成缺齿波形信号、正向幅值波形信号或负向幅值波形信号；每生成一个缺齿波形信号、正向幅值波形信号或负向幅值波形信号即对预设的波形计数加1；判断所述波形计数是否大于预设的缺齿波形数量；响应于所述判断所述波形计数是否大于预设的缺齿波形数量为是的情况，清零所述波形计数；完成本周期的定时中断，并计时进入下一周期的定时中断。

在一个或多个实施例中，所述转速模拟信号由多个中断周期生成的所述缺齿波形信号、所述正向幅值波形信号以及所述负向幅值波形信号中的一种或多种组成。

在一个或多个实施例中，所述缺齿波形信号、所述正向幅值波形信号以及所述负向幅值波形信号均为方波信号；其中，所述缺齿波形的幅值为零，在生成所述缺齿波形信号的中断周期内，无信号输出。

在一个或多个实施例中，所述在一个中断周期内，根据预设的波形模式生成缺齿波形信号、正向幅值波形信号或负向幅值波形信号，包括：所述控制模块根据预先设定的波形模式

控制所述第一输出端口置低电平，且所述第二输出端口置低电平，从而控制所述RS485芯片的输出端输出缺齿波形信号；或者，

控制所述第一输出端口置高电平，且所述第二输出端口置高电平，从而控制所述RS485芯片的输出端输出正向幅值波形信号；或者，

控制所述第一输出端口置高电平，及所述第二输出端口置低电平，从而控制所述RS485芯片的输出端输出负向幅值波形信号。

本发明提出的一种频率信号生成方法，其可以产生多种形式的频率信号，不但满足了待测系统对测试信号的多种需求，而且方便了现场调试工作。在此基础上，本发明还提出了一种转速系统的测试方法，利用转速系统自身生成测试信号，从而不但避免了额外的频率信号生成装置的使用(如波形发生器或专用的仿真仪器等)，降低了调试成本，而且不需要外接电源，从而给现场测试工作带来了便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明的一种基于RS485串口的频率信号生成方法的工作流程图；

图2为本发明的一种基于RS485串口的频率信号生成装置的结构示意图；

图3为本发明的一种转速系统的测试工作流程图；

图4为本发明的生成转速模拟信号的工作流程图；

图5为本发明的搭建临时测试电路的工作流程图；

图6为本发明的测试电路初始化的工作流程图；

图7为本发明的中断程序实施例的工作流程图；

图8为正幅值方波示意图；

图9为正、负幅值方波示意图；

图10为缺齿方波示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

对于背景技术中存在的技术问题，经分析发现待测系统中具有大量的接口电路，若能利用接口电路产生特定频率的模拟信号，则可以很好的解决上述问题。

为此，本申请提出了一种频率信号生成方法，本发明的频率信号生成方法利用了待测系统中普遍存在的RS485接口电路，通过搭建临时电路以及预设控制程序，使得所述RS485接口电路能够输出具有正、负或零幅值的方波信号，从而利用该方波信号模拟相应的测试频率信号。具体方法，如下所示：

如图1所示，为本发明的一种基于RS485串口的频率信号生成方法的工作流程图。其中，频率信号生成方法的工作流程包括：步骤10、将RS485芯片的DE端和

端连接，并与控制模块的第一输出端连接；步骤20、将RS485芯片的DI端与控制模块的第二输出端连接；步骤30、利用所述控制模块中预设的控制程序控制所述第一输出端和所述第二输出端的电位变化，从而控制所述RS485芯片的输出端输出相应的频率信号。其中，RS485芯片的输出端分为正向输出端和负向输出端，为了提高输出波形质量，可选的，在所述RS485芯片的正向输出端和负向输出端之间并联设置电阻，以用于滤波。其中，控制模块包括：单片机或ARM。

本发明的频率信号生成方法可以产生多种形式的频率信号，能够满足不同待测系统对测试信号的多种需求。其中，频率信号生成方法对应的装置结构如下所示：

如图2所示，为本发明的一种基于RS485串口的频率信号生成装置的结构示意图。其中，频率信号生成装置，包括：控制模块，RS485芯片。具体的，RS485芯片的DE端和

端连接，并与控制模块的第一输出端连接；RS485芯片的DI端与控制模块的第二输出端连接。在RS485芯片的正向输出端A和负向输出端B之间还并联设置有电阻，优选的，所述电阻的阻值为120Ω，用于保证输出频率信号的稳定。正输出端A和负向输出端B分别用于与待测系统的正向输入端SIG+和负向输入端SIG-对应连接。

进一步的，控制模块包括单片机或ARM等嵌入式系统，其结构紧凑，I/O端口丰富，可以满足不同信号的传输需求。可选的，单片机或ARM来自待测系统外部，其优点是，对于预设控制程序的配置不受场地限制；优选的，采用系统内部的闲置的单片机或ARM，从而仅需要在现场搭建临时测试电路，并将事先准备好的预设控制程序烧录进相应的单片机或ARM中即可，该种方式更加灵活、方便。

进一步的，在控制模块的I/O端口中，为了将RS485电路的控制模式由单片机的串口及其寄存器控制，切换为I/O控制和定时器控制，采用单片机或ARM的串行数据收发控制端(即IO1端)分别与所述RS485芯片的DE端和

端连接；采用其串行数据发送端(即IO2端)与所述RS485芯片的DI端连接。此外，由于在单片机系统或ARM系统的默认设定中，串行数据收发控制端口与串行数据发送端口均默认为串行通信端口，因此，在使用前需要在单片机和ARM的配置程序中将其配置为通用I/O端口。

进一步的，本发明的频率信号生成装置的原理包括：当DE端和

端均置低电平时，输出端A和输出端B之间的电压为0V；当DE端和

端均置高电平且DI端置高电平时，输出端A和输出端B之间具有正向电压，幅值范围约为+2～+6V；当DE端和

端均置高电平且DI端置低电平时，输出端A和输出端B之间具有负向电压，幅值范围约为-2～-6V。在此基础上，通过单片机芯片或ARM芯片中预先设置的控制程序，控制单片机系统或ARM系统的定时器产生定时中断，并通过程序控制DI端、DE端以及

端置以指定的电平信号，即能控制在RS485电路的正向输出端A和负向输出端B产生所需的频率信号。本发明的频率信号生成装置的输出端可以产生正向幅值波形、负向幅值波形以及零幅值(缺齿)波形，从而可以在可控频率范围内生成多种形式的频率信号，用以满足不同待测系统的测试需要。例如，输出缺齿的方波信号用以模拟转速信号，进而用于转速系统的测试。在本申请的一个实施例中，提出了一种转速系统的测试方法，具体过程如下：

如图3所示，为本发明的一种转速系统的测试工作流程图。其中，转速系统的测试工作流程包括：步骤1、利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号；步骤2、通过所述转速模拟信号测试所述转速系统。

进一步的，在本发明的一个实施例中，步骤1具体包括：步骤1.1、搭建临时测试电路；步骤1.2、初始化测试电路；步骤1.3、执行预设的中断程序生成转速模拟信号。步骤1的具体过程如图4所示，图4为本发明的生成转速模拟信号的工作流程图。

进一步的，如图5所示，为本发明的搭建临时测试电路的工作流程图。在本发明的一个实施例中，步骤1.1的搭建临时测试电路包括：步骤1.11、通过外部控制模块或待测系统中闲置的控制模块的第一输出端分别连接RS485芯片的DE端和

端；步骤1.12、通过外部控制模块或待测系统中闲置的控制模块的第二输出端连接RS485芯片的DI端；步骤1.13、断开RS485芯片的正向输出端和负向输出端与外部通信电路的连接，并分别接入待测系统的输入端；优选的，在RS485芯片的正向输出端与负向输出端之间并联设置有电阻，用于保证输出频率信号的稳定。

进一步的，待测系统中的控制模块一般包括：单片机、ARM或CPU中的一种或几种。当所述控制模块为单片机或ARM时，为将RS485电路的控制模式由单片机的串口及其寄存器控制，切换为IO控制和定时器控制，优选的，将所述单片机或ARM的串行数据收发控制端作为第一输出端分别与所述RS485芯片的DE端和

端连接；将所述单片机或ARM的串行数据发送端作为第二输出端与所述RS485芯片的DI端连接。

进一步的，如图6所示，为本发明的测试电路初始化的工作流程图。在本发明的一个实施例中，步骤1.2的初始化工作流程包括：步骤1.21，开始；步骤1.22，配置所述单片机或ARM的串行数据收发控制端(IO1端)和串行数据发送端(IO2端)为通用I/O端口；步骤,1.23，设定生成波形模式与缺齿波形数量；步骤1.24，计算定时器周期以实现生成特定频率的转速模拟信号；步骤1.25，配置定时器；步骤1.26、使能定时中断；步骤1.27，完成初始化，并等待。

进一步的，对于步骤1.3。在本发明的一个实施例中，用于生成转速模拟信号以测试转速系统的中断程序的工作流程如下所示：

如图7所示，为本发明的中断程序实施例的工作流程图。其中，所述工作流程包括：

1)、周期性进入流程100，进入中断流程，配置波形计数n初始值n＝0。

2)、进入流程200，根据预设的波形模式判断是否生成缺齿波形；是则，进入流程400；否则，进入流程300。

3)、进入流程300，判断所要生成的波形模式；若要生成正幅值方波，则进入流程310；若要生成正负幅值方波，则入流程320。

4)、进入流程310，判断所要生成的波形；当要生成正幅值波形时，则进入流程311；当要生成零幅值波形(缺齿波形)时，则进入流程312。

5)、进入流程311，控制IO1、IO2输出电平：IO1＝1，IO2＝1；进入流程400。

6)、进入流程312，控制IO1、IO2输出电平：IO1＝0，IO2＝0；进入流程400。

7)、进入流程320，判断所要生成的波形；若要生成正幅值波形，则进入流程321；若要生成负幅值波形，则进入流程322；若要生成零幅值波形(缺齿波形)，则进入流程323。

8)、进入流程321，控制IO1、IO2输出电平：IO1＝1，IO2＝1；进入流程400。

9)、进入流程322，控制IO1、IO2输出电平：IO1＝1，IO2＝0；进入流程400。

10)、进入流程323，控制IO1、IO2输出电平：IO1＝0，IO2＝0；进入流程400。

11)、进入流程400，通过运行周期判断是否生成一个完整波形仿真(波形包括：正幅值波形、负幅值波形以及零幅值波形(缺齿波形))；是则，进入流程500；否则，进入流程600。

12)进入流程500，波形计数n加1，即令n＝n+1。

13)进入流程600，判断完成波形数量是否大于预设的缺齿波形数量(预设的缺齿波形数量在初始化中进行配置)；是则，进入流程700；否则，进入流程800。

14)进入流程700，对波形计数n清零，即令n＝0；而后进入流程800。

15)进入流程800，跳出本次中断程序，而后计时准备进入下一中断周期。

在本实施例中，缺齿波形将按预设规则，可选的，如周期性生成，或优选的，如随机生成，用以更加真实的模拟转速信号；通过本实施例的方法，可以无需购买、携带专用信号发生装备或仿真设备，从而降低现场开发及调试成本，并提升调试效率。

需说明的是，刚上电时，I01端口和I02端口均为低电平，此时若按照预设的波形模式，需要生成缺齿波形(零幅值波形)时，即可以直接进入步骤400；退出中断程序时，I01端口和I02端口均恢复低电平。

另外，本发明并不限于对转速系统的测试，任何可以利用方波信号进行测试的测试系统均能够利用本发明方法进行测试。

另外，本发明输出的方波信号还可以通过相应电气元件或电路进一步转换为三角波或正弦波，从而对任何可以利用三角波或正弦波测试的系统进行测试。

在对速度控制系统的测试中，需要测试的工况包括：发动机的启动、动态工况、稳态工况以及停机。各工况对应的转速信号能够分别由图8到图10所示方波中的一种或多种组合而成。其中，图8为正幅值方波示意图；图9为正、负幅值方波示意图；图10为缺齿方波示意图。在图8和图9中，①为正幅值波形，②负幅值波形，③为零幅值波形(缺齿波形)。

需指出的是，图8到图10所示方波，仅仅是由正幅值波形、负幅值波形以及缺齿波形形成方波的多个实施例；任何能够由正幅值波形、负幅值波形以及缺齿波形形成的方波，在可控频率范围内，本发明都能够通过预设波形模式控制生成。

在本发明的另一个实施例中，还提出了一种随机生成缺齿波形的方法，所述方法包括：增加随机数K及其生成程序，预设除数f，f为正整数，设S＝(K+n)/f，当S为正整数时，则在第n+1个波形生成缺齿波形；其中n为波形计数，参数f可以在初始化步骤中进行配置。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于RS485串口的频率信号生成方法，其特征在于，包括：

将RS485芯片的DE端和

端连接，并与控制模块的第一输出端连接；以及

将RS485芯片的DI端与控制模块的第二输出端连接；

利用所述控制模块中预设的控制程序控制所述第一输出端和所述第二输出端的电位变化，从而控制所述RS485芯片的输出端输出相应的频率信号。

2.如权利要求1所述的频率信号生成方法，其特征在于，所述RS485芯片的输出端分为正向输出端和负向输出端，所述频率信号生成方法，还包括：

在所述RS485芯片的正向输出端和负向输出端之间并联设置电阻，用于滤波。

3.如权利要求1所述的频率信号生成方法，其特征在于，所述控制模块包括：单片机或ARM。

4.一种转速系统的测试方法，其特征在于，包括：

利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号；

通过所述转速模拟信号测试所述转速系统。

5.如权利要求4所述的转速系统的测试方法，其特征在于，所述利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号，包括：

搭建临时测试电路，所述搭建临时测试电路包括：

通过外部控制模块或待测系统中闲置的控制模块的第一输出端分别连接所述RS485芯片的DE端和

端；

通过外部控制模块或待测系统中闲置的控制模块的第二输出端连接所述RS485芯片的DI端；

断开所述RS485芯片的正向输出端和负向输出端与外部通信电路的连接，并接入所述转速系统。

6.如权利要求5所述的转速系统的测试方法，其特征在于，所述利用所述转速系统中的RS485接口电路生成转速模拟信号，还包括：

初始化所述测试电路，所述初始化所述测试电路包括：

配置控制模块的所述第一输出端和所述第二输出端为通用IO端口；

设定生成波形模式与缺齿波形数量；

计算定时器周期以实现生成特定频率的转速模拟信号；

配置定时器，并使能定时中断；

执行预设的中断程序，使得所述测试电路按照所述设定生成波形模式与所述缺齿波形数量输出转速模拟信号。

7.如权利要求6所述的转速系统的测试方法，其特征在于，所述执行预设的中断程序，使得所述测试电路按照所述设定生成波形模式与所述缺齿波形数量输出转速模拟信号，包括：

在一个中断周期内，根据预设的波形模式生成缺齿波形信号、正向幅值波形信号或负向幅值波形信号；

每生成一个缺齿波形信号、正向幅值波形信号或负向幅值波形信号即对预设的波形计数加1；

判断所述波形计数是否大于预设的缺齿波形数量；

响应于所述判断所述波形计数是否大于预设的缺齿波形数量为是的情况，清零所述波形计数；

完成本周期的定时中断，并计时进入下一周期的定时中断。

8.如权利要求7所述的转速系统的测试方法，其特征在于，所述转速模拟信号由多个中断周期生成的所述缺齿波形信号、所述正向幅值波形信号以及所述负向幅值波形信号中的一种或多种组成。

9.如权利要求8所述的转速系统的测试方法，其特征在于，所述缺齿波形信号、所述正向幅值波形信号以及所述负向幅值波形信号均为方波信号；

其中，所述缺齿波形的幅值为零，在生成所述缺齿波形信号的中断周期内，无信号输出。

10.如权利要求7-9任一项所述的转速系统的测试方法，其特征在于，所述在一个中断周期内，根据预设的波形模式生成缺齿波形信号、正向幅值波形信号或负向幅值波形信号，包括：

所述控制模块根据预先设定的波形模式

控制所述第一输出端口置低电平，且所述第二输出端口置低电平，从而控制所述RS485芯片的输出端输出缺齿波形信号；或者，

控制所述第一输出端口置高电平，且所述第二输出端口置高电平，从而控制所述RS485芯片的输出端输出正向幅值波形信号；或者，

控制所述第一输出端口置高电平，及所述第二输出端口置低电平，从而控制所述RS485芯片的输出端输出负向幅值波形信号。

Images