实现现场实时数据的显示以及系统参数的设置是很多智能仪表所需的基本功能,这无疑需要建立在人机通信基础上.然而,在某些特定的应用场合(如在一些安全性要求较高的场合),为达到防爆要求需要系统密封,这时传统的人机交互方式无法满足这种需求,而有效的措施则是采用无线通信方式.
　　基于IrDA协议的红外通信[10]IrDA协议简介红外通信技术是一种点对点的数据传输协议,是对传统设备之间连接线缆的替代.它的通信距离一般在0~1m之间,传输速率最高可达16Mbps,通信介质为波长为900nm左右的近红外线.目前红外线通信技术已被全球众多软硬件厂商所支持和采用,其主流软件和硬件平台均为其提供支持.红外技术已被广泛应用在移动计算和移动通信的设备中.IrDA是红外数据协会的简称,它所制订的一系列红外数据通信标准已形成了红外数据通信技术的基础.
　　MCP2120芯片及其与单片机的接口MCP2120是Microchip公司的一款用来发送和接收红外串行信号的集成芯片,符合红外通信标准IrDA1.0协议,具有低成本和应用简便的特点,可以方便应用在具有串行信号通信的单片机应用系统中,MCP2120芯片与单片机的接口如图3所示.
　　单片机的TX端发送的串行数据经MCP2120编码(encode)后,转换为符合IrDA1.0协议的脉冲信号,由红外发送器发出:红外接收器接收到符合IrDA1.0协议的脉冲信号后,经MCP2120解码(decode)后,送单片机的RX端.由于发送和接收的红外信号,都符合IrDA1.0协议,因此可以方便地实现不同产品之间的无线方式通信,由于MCP2120的应用方式简单,目前已得到广泛应用.
　　利用MCP2120实现单片机与笔记本电脑无线通信目前,大多数新型便携式计算机(笔记本电脑)都有内置的红外线收发器,支持IrDA的标准和协议,因此,可以利用MCP2120实现单片机与笔记本电脑之间的无线连接.实现单片机和笔记本电脑的红外通信,包括笔记本电脑部分的通信程序设计以及单片机部分的硬件接口和通信软件设计.由于Windows操作系统提供红外适配器的驱动程序,大大简化了上位机软件的设计,当安装了Windows提供的IrDA标准驱动程序后,系统会提供一个虚拟串口(Virtual COMport),通信的波特率和串口号由用户自己指定.这样,在编写上位机通信程序时,可直接用串口操作函数对用户指定的虚拟串口直接进行读/写操作,并可根据用户需要采用VisualBasic或Visual C++等编程工具编写.通信软件部分的设计与串口的一般操作方法相同,但波特率的设置必须与上位机波特率一致.这样,为基于单片机的智能仪表实现红外无线通信提供了方便的接口支持.
　　蓝牙技术通信蓝牙技术简介蓝牙(bluetooth)技术是一种新的近距离无线通信标准,推出蓝牙技术的目的在于实现最高数据传输速率为1Mbps(有效传播速率为721Kbps)、最大传输距离为10m的无线通信,并形成世界统一的近距离无线通信标准.蓝牙技术可提供低成本、低功耗的无线接入方式,被认为是近年来无线数据通信领域重大的进展之一.蓝牙技术工作在全球通用的2.4GHz ISM(I-工业;S-科学;M-医学)频段,从理论上讲,以2.4GHzISM频段运行的技术能够使相距30m以内的仪器设备相互间成功实现无线连接,数据传输速率可达到2Mbps.并且蓝牙技术采用了"即插即用"概念.根据蓝牙通信协议,各种蓝牙设备无论在任何地方,都可以通过人工或自动查询来发现其它蓝牙设备,从而构成网络,实现系统提供的各种功能.调频、TDD、TDMA等技术的使用使得蓝牙的射频电路较为简单,通信协议的大部分内容可以用专用集成电路和软件来实现,因此从技术上保证了蓝牙设备的高性能和低成本.
　　蓝牙芯片及其连接技术目前的蓝牙产品有很多,其硬件上大多采用一块射频芯片和一块基带控制芯片构成蓝牙芯片组,蓝牙芯片组配以外加天线、电源以及含蓝牙软件栈的Flash3适用于仪器仪表通信的若干新技术 凌志浩,等ROM等就可以构成一个蓝牙模块而应用于各种产品中.蓝牙模块的连接方式主要有以下几种:①采用USB方式这种方式把蓝牙模块当作USB的从设备与主机通信.②采用UART/PCM方式这种方式用UART(通用异步收发器)作为数据通信口,而脉冲编码调制(pulse code modulation, PCM)作为语音通信口.用UART进行数据通信时,蓝牙模块相当于一个数字电路终端设备,其串行传输速度可达460.8Kbps.③采用专用控制芯片方式以上两种方式是直接由主机CPU通过主控制器接口(host control interface,HCI)与蓝牙模块实现控制和信息交换,在控制和通信过程中主机需占用资源.这两种方式相当于直接将主机蓝牙化.然而,在复杂控制场合,主机CPU除无线通信外还要实现多种其它功能,这时可采用专用控制芯片,负责蓝牙功能模块及与主机的信令交换,如图4所示.主CPU不直接与蓝牙模块联系,当主CPU需要使用蓝牙模块时,向专用CPU发出服务请求(如传送或接收数据),由专用CPU负责实现蓝牙无线通信功能,包括呼叫、译码/解码、纠错等,并将通信结果经处理后存入外部存储设备,以供主CPU使用,待通信完成后再向主CPU发出应答信号,以报告通信结果(如连接成功、连接失败、发送/存储完毕、数据长度、类型等).主CPU根据应答采取相应动作.这样,主CPU只需要发出服务请求和接收应答信息就可实现蓝牙功能服务,其资源可在蓝牙无线通信期间被释放出来,其代价是增加适度性能的专用CPU.
　　基于蓝牙技术的数据采集装置蓝牙技术可以在短距离内用无线接口来代替有缆连接,因而可以取代现场仪器之间的复杂连线,这对于需要采集大量数据的测控场合非常有用.例如,数据采集设备可以集成单独的蓝牙芯片,或者采用具有蓝牙芯片的单片机提供蓝牙数据接口.在采集数据时,这种设备就可以迅速地将所采集到的数据传送到附近的数据处理装置(例如PC、笔记本电脑、PDA)中,不仅避免了在现场铺设大量复杂连线以及对这些接线是否正确的检查与核对,而且不会发生因接线可能存在的错误而造成测控的失误.与传统的以电线或线外方式传输测控数据相比,在测控领域应用蓝牙技术的优点主要表现在:①抗干扰能力强.采集测控现场数据经常遇到大量的电磁干扰,而蓝牙系统因采用了跳频扩频技术,故可以有效地提高数据传输的安全性和抗干扰能力;②无须铺设缆线,降低了环境改造成本,方便了数据采集人员的工作;③没有方向上的限制,可以从各个角度进行测控数据的传输,可以实现多个测控仪器设备间的联网,便于进行集中监测与控制.整个装置由前端数据采集部分、处理传送部分和末端的数据接收部分(可以是PLC或PC上位机等)组成.前端数据采集部分由位于现场的传感器、A/D转换器和处理器(一般是单片机)组成.传送部分主要是利用自带微带天线的蓝牙模块进行无线的数据传输;采集到的数据信号被传送到PLC控制器或PC上位机.若蓝牙模块选择爱立信ROK101 008,可支持点对多点的主从方式通信. 

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