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1 引言
　　本文介紹的分布式公寓智能供電管理系統(tǒng)以一臺主控上位PC機為核心，以RS485協(xié)議為基礎，通過串口連接多臺下位機。下位機以TMS320LF2407 DSP為主控芯片。由于下位機要完成每個房間電壓、電流信號的實時采集、電量實時計算與負載實時識別等多項任務，算法中包含FFT，計算量大，算法復雜，下位機采用DSP芯片是合理的選擇。考慮到DSP原開發(fā)軟件提供的數據庫函數有限，故該系統(tǒng)將一些實時性要求不高的任務，如參數設定、波形顯示、電能報表輸出等交由上位機處理。本文重點介紹了系統(tǒng)中上下微機之間的串行通訊設計。
　　2 串行通信接口硬件電路設計
　　2.1 RS485串行通信標準及MAX485簡介
　　RS485標準是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會(EIA) 制定的以雙絞線作傳輸線的多點通信標準，采用平衡發(fā)送和差分接收，具有較強的抗共模干擾能力，允許雙絞線上一個發(fā)送器驅動32 個負載設備。它解決了RS232標準傳輸距離近、信號易受干擾的問題，是工業(yè)上廣泛采用的串行通信標準。
　　MAX485是MAXIM公司推出的低功耗串行收發(fā)器芯片，該芯片支持RS485協(xié)議，采用單+5 V電源工作，內部有一個接收器和驅動器，其電路原理圖見圖1。圖中RO和DI端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入，當與DSP芯片連接時應分別與SCIRXD和SCITXD端相連;/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)，當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，由于MAX485工作在半雙工狀態(tài)，發(fā)送和接收共用同一物理信道，該信道必須分時復用，圖中的/RE和DE連接端即為控制信號端。MAX485的A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當A引腳電平高于B時，代表發(fā)送的數據為1;當A腳電平低于B時，代表發(fā)送的數據為0。
　　2.2 DSP 通信模塊介紹
　　TMS320LF2407 DSP內部有專用的串行通信模塊(SCI)，可支持異步串行通信和多處理器通信，其接收器和發(fā)送器是雙緩沖的,收發(fā)端均有獨立的使能和中斷標志位，可以半雙工或全雙工工作。SCI模塊包括SCIRXD(串行通信數據接收)和SCITXD (串行通信數據發(fā)送) 兩個外部引腳及7個控制類寄存器和3個數據類寄存器。通過初始化控制類寄存器，可設置數據格式、中斷使能、中斷優(yōu)先級、波特率等參數。發(fā)送數據時，寫1到TXWAKE，將數據寫入發(fā)送數據緩沖寄存器SCITXBUF即可啟動一次串行發(fā)送;接收數據時，從SCIRXD引腳串行移入數據，存儲在SCIRXBUF中，供CPU 讀取。
　　2.3 PC機與DSP串行通信接口電路
　　由于普通PC機上僅配有RS232接口，若要利用上位微機的串行口來實現RS485標準通信，必須進行RS232與RS485接口轉換。本設計采用瑞賽特8520接口卡將串行口的RS232標準電平轉換成與TTL 電平兼容的RS485標準電平，該接口卡使用簡便、無需再增加任何外圍器件，就可利用標準的PC硬件來輕松構造工業(yè)級的長距離通信系統(tǒng)。另外，DSP芯片的工作電壓為+3.3V，而MAX485的工作電壓為+5 V，設計時在二者之間添加了光隔電路，光隔電路既實現了電平轉換，又防止了系統(tǒng)模塊與通信模塊在電氣上相互之間的影響。PC機與DSP的串行通信硬件接口電路原理圖如圖1所示。圖中MAX485 的接收使能和發(fā)送使能引腳共同由DSP的PC2口控制，以選擇某一時刻是接收使能還是發(fā)送使能。同時，為保證與傳輸線阻抗匹配，在差分端口A與B之間跨接了120Ω匹配電阻，以消除通信線路中的信號反射。