CN1533114A - 单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议 - Google Patents
单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议，可用于自动化仪表微处理器芯片上或计算机工控软件中，其特征在于，此通讯协议的规则为：GGHH+IIJJ+KKLL+MM+NN+PPQQRR…+YYZZ，本发明的优点是：作为从机的仪表的连接数量为1～65530个；可以使用一台计算机即单主机系统即或多台计算机作为主机即多主机系统即；每台从机均可以设置为主机即无主机系统，在仪表的生产过程中可实现多台仪表相互校验专用硬件接口电路或用于现场故障处理及诊断；通讯过程中传递的数据为可变长度，若要传递多个信息仅一次通讯即可；每个数字不必转换为ASCII码字节后传送，相比较工作效率提高一倍；多个字节的校验采用高可靠循环冗余码校验得到16位附加校验码，即数值分别为123、132、213、231、312、321时的校验码为不同值。
Description
技术领域
本发明涉及一种单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议，可用于自动化仪表微处理器芯片上或计算机工控软件中，属于计算机技术领域。
背景技术
当今信息社会众多的电子设备为了更好地实现诸如适时控制、资源共享、数据采集、记录分析、报表统计、历史数据追踪等功能，需要将这些电子设备通过自身安装的专用硬件接口电路、约定统一的连接方式互通信息。一般情况下这些电子设备中有一个定义为主机即单主机系统或若干个定义为主机即多主机系统与其它的电子设备即从机按照事先定义的方式即协议进行信息传递。为了提高数据通讯的可靠性，一次通讯过程中协议部分一般需要增加数据校验部分。
通讯协议的合理与完善直接影响到整个系统的工作效率与可靠性，目前国内仪表行业不同通讯协议的现状为：
1.作为从机的仪表，它只能作为从机，它的连接数量为1～99个。
2.必须使用一台且只能使用一台计算机作为主机即单主机系统。
3.一般每次通讯过程中传递的数据为固定长度，若要传递多个信息须重复多次通讯。也有部分通讯协议可以一次传送多个数据。
4.每个数字转换为ASCII码字节后传送。
5.多个字节的校验采用最精简的异或方式得到8位或16位附加校验码，即数值分别为123、132、213、231、312、321时的校验码为相同值，此方式简单但可靠性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种从机的仪表的连接数量多、传递的数据为可变长度、每个数字不必转换为ASCII码字节后传送的单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种主机、无主机方式的异步串行通讯协议，其特征在于，这种协议的规则包括：
通讯协议：GGHH+IIJJ+KKLL+MM+NN+PPQQRR…+YYZZ
GGHH＝1B05即通讯帧头GG＝1B，HH＝05
IIJJ＝到站号1：II＝仪表通讯机号，JJ＝00。多主机通讯仪表上传数据时为上位机的通讯16位地址，低字节为II，高字节为JJ。
IIJJ＝到站号2：广播号＝5A5A，多主机时此方式不可以使用KKLL部分。
KKLL＝发站号，单主机时KKLL可省略不用。多主机通讯时为上位机的16位通讯地址，低字节为KK，高字节为LI。
MM＝通讯命令号，NN＝文本字节长度，PPQQRR…文本字节内容。
YYZZ＝2字节CRC-16校验码，低字节为YY，高字节为ZZ。
MM＝10H时，NN＝00，没有文本部分。上位机读低字节在前的测量值2字节及仪表的运行状态共3个字节。仪表的运行状态定义为：Bit7为菜单设置状态、Bit6为调节器手自动状态、Bit5为～Bit2为继电器4～1吸合状态、Bit1～Bit0为小数点0～3设置状态。
MM＝11H＝10H+1时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前的2字节过程量输出值。
MM＝12H＝10H+2时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前2字节的调节器方式下调节器给定值或位式方式下第一报警设定值。
MM＝14H＝10H+4时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前2字节的调节器方式下调节器控制量或位式方式下第二报警设定值。
以上测量值及过程量输出值、调节器给定值、调节器控制量三个参数的命令之间可以任意组合后与运行状态同时传送给上位机。
MM＝15H且NN＝02时，上位机读一串参数。PP为串参数的起始地址及QQ为串参数终止地址。QQ＞PP且QQ-PP≤21。
MM＝16H时，上位机读任意指定数据。NN为数据个数，PPQQRR…依次为每个数据的地址。
MM＝21H且NN＝2时，上位机写字节数据值。PP为数据地址，QQ为数值。
MM＝21H且NN＝3时，上位机写2字节数据值。PP为奇数据地址，QQ为低字节数值、RR为高字节数值。
MM＝50H时，上位机发送键控制码。NN＝1，PP为8种键值或视PP的值设置仪表通讯为单主机及多主机方式。
PP＝1等价于按设置键
PP＝2等价于按位移键
PP＝3等价于按减键
PP＝4等价于按加键
PP＝5等价于按手自动键
PP＝6等价于同时按位移键与减键
PP＝7等价于同时按位移键与加键
PP＝8等价于同时按设置键与手自动键
PP＝9将通讯设置为单主机方式
PP＝10将通讯设置为多主机方式
MM＝51H时，上位机发送参数控制码。NN＝2，PPQQ为参数值，PP为低字节QQ为高字节，用于仪表设置过程中修改参数并加以确认。
本发明专利的优点是：
1.作为从机的仪表的连接数量为1～65530个。
2.可以在单主机系统方式下使用一台计算机或在多主机系统方式下使用多台计算机作为主机。
3.无主机系统方式下每台从机均可以设置为主机，在仪表的生产过程中可实现多台仪表相互校验专用硬件接口电路或用于现场故障处理及诊断。
4.通讯过程中传递的数据为可变长度，若要传递多个信息仅一次通讯即可。
5.每个数字不必转换为ASCII码字节后传送，相比较工作效率提高一倍。
6.多个字节的校验采用高可靠循环冗余码校验得到16位附加校验码，即数值分别为123、132、213、231、312、321时的校验码为不同值。
具体实施方式：
主机、无主机方式的异步串行通讯协议的规则为：
通讯方式：可多主机、单主机、无主机方式的RS485异步串行通信。
波特率：2400～19200，默认值为9600。
字节数据格式：1位起始位+8位数据位+无/奇/偶校验位+1～2个停止位。
通信数据校验：CRC-16数据通信标准，高可靠循环冗余码校验。
通信响应时间：＜2mS
一次数据通信总字节长度：≤32个字节
通信状态指示：每次通信完毕，仪表面板的晶体二极管D灯闪烁指示。
通讯协议：GGHH+IIJJ+KKLL+MM+NN+PPQQRR…+YYZZ
GGHH＝1B05即通讯帧头GG＝1B，HH＝05
IIJJ＝到站号1：II＝仪表通讯机号，JJ＝00。多主机通讯仪表上传数据时为上位机的通讯16位地址，低字节为II，高字节为JJ。
IIJJ＝到站号2：广播号＝5A5A，多主机时此方式不可以使用KKLL部分。
KKLL＝发站号，单主机时KKLL可省略不用。多主机通讯时为上位机的16位通讯地址，低字节为KK，高字节为LL。
MM＝通讯命令号，NN＝文本字节长度，PPQQRR…文本字节内容。
YYZZ＝2字节CRC-16校验码，低字节为YY，高字节为ZZ。
MM＝10H时，NN＝00，没有文本部分。上位机读低字节在前的测量值2字节及仪表的运行状态共3个字节。仪表的运行状态定义为：Bit7为菜单设置状态、Bit6为调节器手自动状态、Bit5为～Bit2为继电器4～1吸合状态、Bit1～Bit0为小数点0～3设置状态。
MM＝11H＝10H+1时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前的2字节过程量输出值。
MM＝12H＝10H+2时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前2字节的调节器方式下调节器给定值或位式方式下第一报警设定值。
MM＝14H＝10H+4时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前2字节的调节器方式下调节器控制量或位式方式下第二报警设定值。
以上测量值及过程量输出值、调节器给定值、调节器控制量三个参数的命令之间可以任意组合后与运行状态同时传送给上位机。
MM＝15H且NN＝02时，上位机读一串参数。PP为串参数的起始地址及QQ为串参数终止地址。QQ＞PP且QQ-PP≤21。
MM＝16H时，上位机读任意指定数据。NN为数据个数，PPQQRR…依次为每个数据的地址。
MM＝21H且NN＝2时，上位机写字节数据值。PP为数据地址，QQ为数值。
MM＝21H且NN＝3时，上位机写2字节数据值。PP为奇数据地址，QQ为低字节数值、RR为高字节数值。
MM＝50H时，上位机发送键控制码。NN＝1，PP为8种键值或视PP的值设置仪表通讯为单主机及多主机方式。
PP＝1等价于按设置键
PP＝2等价于按位移键
PP＝3等价于按减键
PP＝4等价于按加键
PP＝5等价于按手自动键
PP＝6等价于同时按位移键与减键
PP＝7等价于同时按位移键与加键
PP＝8等价于同时按设置键与手自动键
PP＝9将通讯设置为单主机方式
PP＝10将通讯设置为多主机方式
MM＝51H时，上位机发送参数控制码。NN＝2，PPQQ为参数值，PP为低字节QQ为高字节，用于仪表设置过程中修改参数并加以确认。
协议上的具体数据由下列表中查出：
| 参数名称 | 特征 | 通讯地址 | 数值范围 | 备注 | ||||
| 低位 | 高位 | |||||||
| 测量值(MM＝10H～18H) | 选读3组仪表即时参数 | 2个字节 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | ||||
| 过程量(变送器)输出值(MM＝11H) | 2个字节 | 0～10000 | 小数点2位 | ％ | ||||
| PID调节器给定值(MM＝12H) | 2个字节 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |||||
| 调节器控制量输出值(MM＝14H) | 2个字节 | 0～10000 | 小数点2位 | ％ | ||||
| 仪表运行状态(MM＝10H～17H) | 1字节 | Bit7～Bit0＝SET，MAN，J4，J3，J2，J1，DIP1，D1P0 | ||||||
| 第一～第八位数码管8段显示码 | R | 1～8 | 0～255 | Bit7＝A段 Bit0＝H段 | ||||
| 8个LED灯状态 | R | 9 | 09 | 0～255 | Bit7＝A灯 Bit0＝H灯 | |||
| 设定状态时闪烁小数点位置 | R | 10 | 0A | 0～3 | ||||
| 仪表出厂内置机号 | R | 11 | 0B | 12 | 0C | 0～9999 | ||
| 输入方式设置 | R | 13 | 0D | 00～30 | BCD | |||
| 自定义零点满度标定允许或使用 | R | 14 | 0E | 0～255 | 小数点默认为2位，开方时小数点为1位。 | |||
| 线性仪表开方允许及小信号切除 | ||||||||
| 温度补偿二极管参数 | ||||||||
| 抗干扰模式 | R | 15 | 0F | 0～199 | ||||
| 小数点位置设定 | R | 16 | 10 | 0～3 | ||||
| 线性仪表量程下限设置 | R | 17 | 11 | 18 | 12 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 线性仪表量程上限设置 | R | 19 | 13 | 20 | 14 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| PID调节器给定值 | R | 21 | 15 | 22 | 16 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| PID方式设定 | R | 23 | 17 | 00～99 | BCD | |||
| 位式PID调节周期时间 | R | 24 | 18 | 5～255 | 秒 | |||
| PID比例带宽 | R | 25 | 19 | 26 | 1A | 0～9999 | 小数点1位 | ％ |
| PID再调(积分)时间 | R | 27 | 1B | 28 | 1C | 0～9999 | 秒 | |
| PID预调(微分)时间 | R | 29 | 1D | 30 | 1E | 0～9999 | 秒 | |
| PID调节器开机手动设定值 | R | 31 | 1F | 32 | 20 | 0～1000 | 小数点1位 | ％ |
| PID调节器下限限幅设定值 | R | 33 | 21 | 00～99 | BCD | ％ | ||
| PID调节器上限限幅设定值 | R | 34 | 22 | 00～99 | BCD | ％ | ||
| 模拟输出设置 | R | 35 | 23 | 00～99 | BCD | |||
| 双定时控制方式设置 | R | 36 | 24 | 00～99 | BCD | |||
| 定时1时间设置 | R | 37 | 25 | 38 | 26 | 0～9959 | BCD | |
| 定时2时间设置 | R | 39 | 27 | 40 | 28 | 0～9959 | BCD | |
| 频率输入满度值 | R/W | 41 | 29 | 42 | 2A | 0～9999 | ||
| 显示位移 | R/W | 43 | 2B | 44 | 2C | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 第一报警参数 | R/W | 45 | 2D | 46 | 2E | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 第一报警回差值 | R/W | 47 | 2F | 0-255 | 小数点由设置定义 | |||
| 第一报警方式 | R/W | 48 | 30 | 00～99 | BCD | |||
| 第二报警参数或制冷允许参数 | R/W | 49 | 31 | 50 | 32 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 第二报警回差值或制冷超前回差 | R/W | 51 | 33 | 0～255 | 小数点由设置定义 | |||
| 第二报警方式 | R/W | 52 | 34 | 00～99 | BCD | |||
| 过程量模拟输出零点设置 | R/W | 53 | 35 | 54 | 36 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 过程量模拟输出满度设置 | R/W | 55 | 37 | 56 | 38 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 第二过程量模拟输出零点设置 | R/W | 57 | 39 | 58 | 3A | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 第二过程量模拟输出满度设置 | R/W | 59 | 3B | 60 | 3C | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| A/D转换校零值 | R | 61 | 3D | 62 | 3E | 0～65536 | ||
| 参数名称 | 特征 | 通讯地址 | 数值范围 | 备注 | ||||
| 低位 | 高位 | |||||||
| A/D转换即时值 | R | 63 | 3F | 64 | 40 | 0～65536 | ||
| 通讯备用参数F1 | R/W | 65 | 41 | 66 | 42 | -1999～9999 | 仪表可查看 | |
| 通讯备用参数F2 | R/W | 67 | 43 | 68 | 44 | -1999～9999 | ||
| 通讯备用参数F3 | R/W | 69 | 45 | 70 | 46 | -1999～9999 | ||
| 通讯备用参数F4 | R/W | 71 | 47 | 72 | 48 | -1999～9999 | ||
| 通讯备用参数F5 | R/W | 73 | 49 | 74 | 4A | -1999～9999 | ||
| 通讯备用参数F6 | R/W | 75 | 4B | 76 | 4C | -1999～9999 | ||
| 通讯备用参数F7 | R/W | 77 | 4D | 78 | 4E | -1999～9999 | ||
| 通讯备用参数F8 | R/W | 79 | 4F | 80 | 50 | -1999～9999 | ||
| 即时值 | R/W | 81 | 51 | 82 | 52 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 最大值 | R/W | 83 | 53 | 84 | 54 | -1999～9999 | 小数点由设置定义 | |
| 调节器控制量 | R/W | 85 | 55 | 86 | 56 | 0～65535 | 0～100.0％ | |
| 通讯参数读写状态及地址方式 | R＝读W＝写 | 十进制 | 十六进制 | 十进制 | 十六进制 | |||
注意：读仪表即时参数时，测量值与运行状态为必读，以下三个参数命令码的个位可以合成。
设有一个数据采集系统中，有200台仪表作为从机并且定义编号为1～200，2台电子计算机作为主机且编号为10001～10002。采用本通讯协议，由编号为10001十六进制的数值为2711的主机采集编号为120十六进制的数值为0078的从机的测量值与调节器的给定值以及仪表的运行状态，假设测量值为1000十六进制的数值为03E8：给定值设置为1002十六进制的数值为03EA；仪表的运行状态为00，则以下两个例子说明计算机与仪表间的数据传递的编码。
实施例1：多主机方式下的数据采集
主机向从机传递的数据为1B05780011271200E65B，其中数据最后的E65B为CRC-16循环冗余校验码的计算结果。
从机接收到主机的通讯数据后，根据主机的要求从机依据通讯协议的定义，传递给主机的数据为1B05112778001205E803EA0300BA71，其中数据最后的BA71为CRC-16循环冗余校验码的计算结果。
实施例2：单主机方式下的数据采集
单主机方式下系统内只有唯一的主机，这时主机的编号不用传递则传递数据为1B0578001200DBF0，其中数据最后的DBF0为CRC-16循环冗余校验码的计算结果。
从机接收到主机的通讯数据后，根据主机的要求从机依据通讯协议的定义，传递给主机的数据为1B0578001205E803EA03001611，其中数据最后的1611为CRC-16循环冗余校验码的计算结果。
Claims (1)
1.一种单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议，其特征在于，这种协议的规则包括：
通讯协议：GGHH+IIJJ+KKLL+MM+NN+PPQQRR…+YYZZ
GGHH＝1B05即通讯帧头GG＝1B，HH＝05
IIJJ＝到站号1：II＝仪表通讯机号，JJ＝00。多主机通讯仪表上传数据时为上位机的通讯16位地址，低字节为II，高字节为JJ。
IIJJ＝到站号2：广播号＝5A5A，多主机时此方式不可以使用KKLL部分。
KKLL＝发站号，单主机时KKLL可省略不用。多主机通讯时为上位机的16位通讯地址，低字节为KK，高字节为LL。
MM＝通讯命令号，NN＝文本字节长度，PPQQRR…文本字节内容。
YYZZ＝2字节CRC-16校验码，低字节为YY，高字节为ZZ。
MM＝10H时，NN＝00，没有文本部分。上位机读低字节在前的测量值2字节及仪表的运行状态共3个字节。仪表的运行状态定义为：Bit7为菜单设置状态、Bit6为调节器手自动状态、Bit5为～Bit2为继电器4～1吸合状态、Bit1～Bit0为小数点0～3设置状态。
MM＝11H＝10H+1时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前的2字节过程量输出值。
MM＝12H＝10H+2时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前2字节的调节器方式下调节器给定值或位式方式下第一报警设定值。
MM＝14H＝10H+4时，NN＝00，没有文本部分。命令MM＝10H的基础上增加低字节在前2字节的调节器方式下调节器控制量或位式方式下第二报警设定值。
以上测量值及过程量输出值、调节器给定值、调节器控制量三个参数的命令之间可以任意组合后与运行状态同时传送给上位机。
MM＝15H且NN＝02时，上位机读一串参数。PP为串参数的起始地址及QQ为串参数终止地址。QQ＞PP且QQ-PP≤21。
MM＝16H时，上位机读任意指定数据。NN为数据个数，PPQQRR…依次为每个数据的地址。
MM＝21H且NN＝2时，上位机写字节数据值。PP为数据地址，QQ为数值。
MM＝21H且NN＝3时，上位机写2字节数据值。PP为奇数据地址，QQ为低字节数值、RR为高字节数值。
MM＝50H时，上位机发送键控制码。NN＝1，PP为8种键值或视PP的值设置仪表通讯为单主机及多主机方式。
PP＝1等价于按设置键
PP＝2等价于按位移键
PP＝3等价于按减键
PP＝4等价于按加键
PP＝5等价于按手自动键
PP＝6等价于同时按位移键与减键
PP＝7等价于同时按位移键与加键
PP＝8等价于同时按设置键与手自动键
PP＝9将通讯设置为单主机方式
PP＝10将通讯设置为多主机方式
MM＝51H时，上位机发送参数控制码。NN＝2，PPQQ为参数值，PP为低字节QQ为高字节，用于仪表设置过程中修改参数并加以确认。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA031159575A CN1533114A (zh) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | 单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA031159575A CN1533114A (zh) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | 单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1533114A true CN1533114A (zh) | 2004-09-29 |
Family
ID=34284514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA031159575A Pending CN1533114A (zh) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | 单主机、多主机、无主机方式的异步串行通讯协议 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1533114A (zh) |
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- 2003-03-24 CN CNA031159575A patent/CN1533114A/zh active Pending
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |