基于無線現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的輸煤仿真系統(tǒng)
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di發(fā)送模塊：主要是連接dcs設(shè)備上的do模塊，其作用是采集由dcs的do模塊發(fā)送的數(shù)字量，經(jīng)過一系列處理后，通過編碼的方式傳送給無線發(fā)送模塊，再按照一定的協(xié)議，發(fā)送出去。
do接收模塊：主要是連接dcs設(shè)備上的di模塊，其作用是將無線接收模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列解碼處理后，以數(shù)字兩的形式傳送到dcs設(shè)備上的ai模塊。
ai發(fā)送模塊：主要是連接dcs設(shè)備上的ao模塊，其作用是采集由dcs的ao模塊發(fā)送的模擬量，經(jīng)過一系列處理后，通過編碼的方式傳送給無線發(fā)送模塊，再按照一定的協(xié)議，發(fā)送出去。
ao接收模塊：主要是連接dcs設(shè)備上的ai模塊，其作用是將無線接收模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列解碼處理后，以模擬量的形式傳送到dcs設(shè)備上的ai模塊。
這樣，五大模塊組成了整個(gè)仿真系統(tǒng)的硬件無線網(wǎng)絡(luò)部分，構(gòu)成了一個(gè)無線局域網(wǎng)絡(luò)，我們可以利用很多這樣的模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)大的輸煤仿真系統(tǒng)。
3 無線網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)
3.1 原理設(shè)計(jì)
由于與rf協(xié)議相關(guān)的高速信號處理部分已經(jīng)嵌入在模塊內(nèi)部，ptr8000可與各種低成本單片機(jī)配合使用，也可以與dsp等高速度處理器配合使用；ptr8000提供了一個(gè)spi接口，速率由微處理器自己設(shè)定的接口速度決定.在rx模式中，地址匹配（am）和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（dr）信號通知mcu一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成，微處理器即可通過spi讀取接收的數(shù)據(jù).在tx模式中，ptr8000自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和crc校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（dr）信號通知mcu數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。
ptr8000有以下三種模式：
（1）配置編程：上電后mcu首先配置ptr8000模塊.先將pwr、txen、trx_ce設(shè)為配置模式，mcu通過spi將配置數(shù)據(jù)移入ptr8000模塊；在掉電和待機(jī)模式工作后,配置內(nèi)容仍然有效.配置數(shù)據(jù)只有當(dāng)電源撤除后才會(huì)消失。
（2）發(fā)射模式：當(dāng)mcu有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)的地址（tx-address）和有效數(shù)據(jù)（tx-payload）通過spi接口傳送給ptr8000.應(yīng)用協(xié)議或mcu設(shè)置接口速度。mcu設(shè)置trx_ce、tx_en為高來啟動(dòng)輸。ptr8000內(nèi)部處理無線系統(tǒng)自動(dòng)上電，數(shù)據(jù)包完成（前加導(dǎo)碼和crc校驗(yàn)碼），數(shù)據(jù)包發(fā)送（100kbps，gfsk，曼切斯特編碼）。如果auto_retran被設(shè)置為高，ptr8000將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到trx_ce被設(shè)置為低。當(dāng)trx_ce被設(shè)置為低時(shí)，ptr8000結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并將自己設(shè)置成待機(jī)模式。
（3）接收模式：通過設(shè)置trx_ce高，tx_en低來選擇rx模式。650us后，ptr8000監(jiān)測空中的信息。當(dāng)ptr8000監(jiān)測到頻率相同的載波時(shí)，載波監(jiān)測（cd）被設(shè)置為高。當(dāng)ptr8000接收到有有效的地址時(shí)，地址匹配(am)被設(shè)置為高。ptr8000將接收有效的數(shù)據(jù)包(crc校驗(yàn)正確)時(shí)，ptr8000去掉前導(dǎo)碼、地址和crc位，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（dr）被設(shè)置為高。mcu設(shè)置trx_ce為低，接收完成，進(jìn)入待機(jī)模式，mcu可以以合適的速率通過spi接口讀出有效數(shù)據(jù)。當(dāng)所有有效數(shù)據(jù)被讀出后，ptr8000將am和dr設(shè)置為低。
3.2 無線網(wǎng)絡(luò)mcu主程序
在無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，如果信息傳輸量很多，任務(wù)飽滿，可采用令牌方式。此種傳播方式比其它方式有更好的吞吐率。其實(shí)現(xiàn)原理如下：網(wǎng)絡(luò)一建立，就產(chǎn)生一令牌，該令牌在網(wǎng)上傳輸。當(dāng)一個(gè)站收到令牌，則說明該站具有傳輸信息的權(quán)利，然后進(jìn)行信息傳輸，傳輸完之后，再將令牌發(fā)往下一站。如果該站沒有信息傳輸，則直接將令牌發(fā)往下一站。下一站獲得令牌進(jìn)行信息傳輸，再將令牌發(fā)往再下一站。以此類推，直到所有站傳遞完之后再回到頭，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)信息傳輸。
要保證可靠接收，環(huán)中任意兩站之間要限制距離，并保證環(huán)路初始建立時(shí)不出現(xiàn)隱蔽結(jié)點(diǎn)。在無線環(huán)網(wǎng)中采用幀交換方式，在環(huán)網(wǎng)的方式下，主要解決以下幾個(gè)問題。
（1）系統(tǒng)初始化（令牌產(chǎn)生）。系統(tǒng)初始化需要解決令牌產(chǎn)生的問題。當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)安裝好以后，各站均有責(zé)任產(chǎn)生令牌，但在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，僅有一個(gè)令牌。產(chǎn)生令牌的原則是:按地址大小排序，具有最小地址站最有資格作為令牌的起始站。
（2）邏輯環(huán)的建立。初次擁有令牌的站，將本站地址填入“征求—后繼者”幀中，然后發(fā)送“征求一后繼者”幀，再監(jiān)聽信道上有無響應(yīng)幀。當(dāng)各接收站收到“征求—后繼者”幀時(shí)，則將征求者站地址按地址大小排序填入資源表中（重復(fù)的不填），再檢查本地址是否在征求者所需覆蓋的地址范圍，若不在，不發(fā)響應(yīng)幀。若在則發(fā)“設(shè)置一后繼者”響應(yīng)幀。當(dāng)原發(fā)站收到“設(shè)置—后繼者”幀時(shí)，建立或修改本站中的后繼者地址，并向后繼者傳送令牌。當(dāng)有多個(gè)響應(yīng)站“設(shè)置—后繼者”幀時(shí)，則只能通過仲裁算法來確定唯一的響應(yīng)者作為后繼者。后繼者得到令牌之后，再征求后繼者，直到?jīng)]有響應(yīng)為止，然后將資源表中的第一個(gè)站點(diǎn)作為自己的后繼站發(fā)送令牌，這樣邏輯環(huán)就初步建立了。
（3）邏輯環(huán)的管理。初始化建立了邏輯環(huán)之后，還存在著令牌的維護(hù)，新站的加入和老站的退出事務(wù)處理。這些管理是很復(fù)雜的，因具有動(dòng)態(tài)的過程，下面分成4 個(gè)部分：令牌傳送、正常操作過程、新站加入邏輯環(huán)、退出邏輯環(huán)。
4 結(jié)束語
在輸煤仿真系統(tǒng)中，我們利用了無線現(xiàn)場總線技術(shù)，將模塊分散化，具有可移動(dòng)性，能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，為仿真調(diào)試帶來了方便，同時(shí)也為無線現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)找到了一定的事實(shí)依據(jù)。
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