基于無線現(xiàn)場總線網絡的輸煤仿真系統(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)，經過一系列解碼處理后，以數(shù)字兩的形式傳送到dcs設備上的ai模塊。
ai發(fā)送模塊：主要是連接dcs設備上的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)，經過一系列解碼處理后，以模擬量的形式傳送到dcs設備上的ai模塊。
這樣，五大模塊組成了整個仿真系統(tǒng)的硬件無線網絡部分，構成了一個無線局域網絡，我們可以利用很多這樣的模塊實現(xiàn)一個大的輸煤仿真系統(tǒng)。
3 無線網絡軟件實現(xiàn)
3.1 原理設計
由于與rf協(xié)議相關的高速信號處理部分已經嵌入在模塊內部，ptr8000可與各種低成本單片機配合使用，也可以與dsp等高速度處理器配合使用；ptr8000提供了一個spi接口，速率由微處理器自己設定的接口速度決定.在rx模式中，地址匹配（am）和數(shù)據(jù)準備就緒（dr）信號通知mcu一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經各自接收完成，微處理器即可通過spi讀取接收的數(shù)據(jù).在tx模式中，ptr8000自動產生前導碼和crc校驗碼，數(shù)據(jù)準備就緒（dr）信號通知mcu數(shù)據(jù)傳輸已經完成。
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；在掉電和待機模式工作后,配置內容仍然有效.配置數(shù)據(jù)只有當電源撤除后才會消失。
（2）發(fā)射模式：當mcu有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點時，接收節(jié)點的地址（tx-address）和有效數(shù)據(jù)（tx-payload）通過spi接口傳送給ptr8000.應用協(xié)議或mcu設置接口速度。mcu設置trx_ce、tx_en為高來啟動輸。ptr8000內部處理無線系統(tǒng)自動上電，數(shù)據(jù)包完成（前加導碼和crc校驗碼），數(shù)據(jù)包發(fā)送（100kbps，gfsk，曼切斯特編碼）。如果auto_retran被設置為高，ptr8000將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到trx_ce被設置為低。當trx_ce被設置為低時，ptr8000結束數(shù)據(jù)傳輸并將自己設置成待機模式。
（3）接收模式：通過設置trx_ce高，tx_en低來選擇rx模式。650us后，ptr8000監(jiān)測空中的信息。當ptr8000監(jiān)測到頻率相同的載波時，載波監(jiān)測（cd）被設置為高。當ptr8000接收到有有效的地址時，地址匹配(am)被設置為高。ptr8000將接收有效的數(shù)據(jù)包(crc校驗正確)時，ptr8000去掉前導碼、地址和crc位，數(shù)據(jù)準備就緒（dr）被設置為高。mcu設置trx_ce為低，接收完成，進入待機模式，mcu可以以合適的速率通過spi接口讀出有效數(shù)據(jù)。當所有有效數(shù)據(jù)被讀出后，ptr8000將am和dr設置為低。
3.2 無線網絡mcu主程序
在無線傳輸網絡系統(tǒng)中，如果信息傳輸量很多，任務飽滿，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。其實現(xiàn)原理如下：網絡一建立，就產生一令牌，該令牌在網上傳輸。當一個站收到令牌，則說明該站具有傳輸信息的權利，然后進行信息傳輸，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，周而復始，實現(xiàn)全網信息傳輸。
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)路初始建立時不出現(xiàn)隱蔽結點。在無線環(huán)網中采用幀交換方式，在環(huán)網的方式下，主要解決以下幾個問題。
（1）系統(tǒng)初始化（令牌產生）。系統(tǒng)初始化需要解決令牌產生的問題。當無線網絡安裝好以后，各站均有責任產生令牌，但在整個網絡中，僅有一個令牌。產生令牌的原則是: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)聽信道上有無響應幀。當各接收站收到“征求—后繼者”幀時，則將征求者站地址按地址大小排序填入資源表中（重復的不填），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)響應幀。若在則發(fā)“設置一后繼者”響應幀。當原發(fā)站收到“設置—后繼者”幀時，建立或修改本站中的后繼者地址，并向后繼者傳送令牌。當有多個響應站“設置—后繼者”幀時，則只能通過仲裁算法來確定唯一的響應者作為后繼者。后繼者得到令牌之后，再征求后繼者，直到沒有響應為止，然后將資源表中的第一個站點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，新站的加入和老站的退出事務處理。這些管理是很復雜的，因具有動態(tài)的過程，下面分成4 個部分：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，將模塊分散化，具有可移動性，能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，為仿真調試帶來了方便，同時也為無線現(xiàn)場總線網絡的實現(xiàn)找到了一定的事實依據(jù)。
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