專利名稱：智能執(zhí)行器通信接口卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于現(xiàn)場總線領(lǐng)域，主要涉及一種使現(xiàn)場智能執(zhí)行器具有HART通信功能的通信接口卡。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬儀表已逐漸不能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要?，F(xiàn)階段模擬儀表還大量存在，因此HART協(xié)議作為一種過渡性的協(xié)議，現(xiàn)已成為智能儀表事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。它是采用頻移鍵控技術(shù)，在傳統(tǒng)的4～20mA的模擬回路上疊加一個交流信號，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的雙重通信。在國內(nèi)，以浙大中控為主的單位已逐步開發(fā)出了智能變送器的HART通信圓卡。但是對于智能執(zhí)行器，特別是智能電氣定位器與變送器相比，有著明顯的不同一是把外部的4～20mA的模擬信號作為閥位的控制信號，同時又把這4～20mA的模擬電流作為智能電氣閥門定位器電源的來源。因此智能電氣閥門定位器對低功耗的要求極為苛刻；二是智能變送器主要是通過HART接口進(jìn)行數(shù)字通信同時向外發(fā)送4～20mA的被測量的模擬信號，一般可用耦合芯片AD421來實(shí)現(xiàn)，而智能電氣閥門定位器則通過HART接口卡進(jìn)行數(shù)字通信同時接收輸入的4～20mA閥位控制模擬信號。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對智能執(zhí)行器(特別是智能電氣閥門定位器)設(shè)計出了一種HART通信接口卡使得現(xiàn)場的智能執(zhí)行器具備了HART通信功能。
本實(shí)用新型包括主芯片，主芯片的I/O端口(P3.0，P3.1)分別與調(diào)制解調(diào)器INRTS腳和OCD腳信號連接。主芯片的串行通信輸出端口(UTXD0腳)與調(diào)制解調(diào)器的ORXD腳信號連接，串行通信輸入端口(URXD0腳)與調(diào)制解調(diào)器的ITXD腳信號連接。主芯片的時鐘輸出端(SCLK腳)與調(diào)制解調(diào)器的時鐘輸入端(460.8K腳)信號連接。
調(diào)制解調(diào)器的OTXA腳與整形器輸入端信號連接；整形器的輸出端直接與外部介質(zhì)接口的一條模擬信號線信號連接。
外部介質(zhì)接口的另一條信號線與濾波轉(zhuǎn)換器的輸入端信號連接，濾波轉(zhuǎn)換器的輸出端與調(diào)制解調(diào)器的IRXA腳信號連接。
本實(shí)用新型中的主芯片采用MSP430F149，調(diào)制解調(diào)器采用HT2012。以上部件以及整形器和濾波轉(zhuǎn)換器都可以通過購買取得。
采用本實(shí)用新型后，當(dāng)現(xiàn)場儀表向主機(jī)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，主芯片將處理好的符合HART協(xié)議幀格式的數(shù)據(jù)傳送給調(diào)制解調(diào)器，通過調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制轉(zhuǎn)換方波信號，此方波信號通過整形器轉(zhuǎn)換成正弦信號傳送給介質(zhì)接口。當(dāng)現(xiàn)場儀表接收外部數(shù)據(jù)時，介質(zhì)接口的模擬數(shù)據(jù)通過濾波轉(zhuǎn)換器電路轉(zhuǎn)換成調(diào)制解調(diào)器可接收的方波信號，此信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器的解調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給主芯片，經(jīng)過主芯片的校驗(yàn)，處理，回發(fā)響應(yīng)幀數(shù)據(jù)，從而使現(xiàn)場的智能執(zhí)行器具備了HART通信功能。


1、圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，智能執(zhí)行器通信接口卡包括主芯片1，主芯片1的I/O端口(P3.0，P3.1)分別與調(diào)制解調(diào)器2的INRTS腳和OCD腳信號連接。主芯片1的串行通信輸出端口(UTXD0腳)與調(diào)制解調(diào)器2的ORXD腳信號連接，串行通信輸入端口(URXD0腳)與調(diào)制解調(diào)器2的ITXD腳信號連接。主芯片1的時鐘輸出端(SCLK腳)與調(diào)制解調(diào)器2的時鐘輸入端(460.8K腳)信號連接。
調(diào)制解調(diào)器2的OTXA腳與整形器3輸入端信號連接；整形器3的輸出端直接與外部介質(zhì)接口的一條模擬信號線信號連接。
外部介質(zhì)接口的另一條信號線與濾波轉(zhuǎn)換器4的輸入端信號連接，濾波轉(zhuǎn)換器4的輸出端與調(diào)制解調(diào)器2的IRXA腳信號連接。
該通信接口卡的主芯片采用MSP430F149，調(diào)制解調(diào)器采用HT2012。
執(zhí)行器主電路通過串行通信端口與通信接口卡的調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字通信端相連，從而實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行器主電路與通信接口卡的數(shù)字信號傳輸。同時執(zhí)行器還要給通信接口卡提供調(diào)制解調(diào)器所需的晶振信號。通過控制線(發(fā)送請求)來實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制和解調(diào)。執(zhí)行器主電路通過調(diào)制解調(diào)器的載體檢測端來檢測現(xiàn)場通信線路的繁忙與否。調(diào)制解調(diào)器解調(diào)后的方波信號通過整形器轉(zhuǎn)換成正弦信號傳輸?shù)浇橘|(zhì)接口上。介質(zhì)上來自外部設(shè)備的HART信號經(jīng)過濾波轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方波信號，傳輸給調(diào)制解調(diào)的模擬信號輸入端。從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場執(zhí)行器與其他HART設(shè)備的現(xiàn)場通信。
接口卡的電源是來自智能執(zhí)行器硬件電路中的電源。接口卡設(shè)計中所采用的調(diào)制解調(diào)芯片HT2012(120uW)，濾波轉(zhuǎn)換電路所用的放大器TLC27(95uW)，比較器TLC37(100uW)，和整形電路所用緩沖器74HC126(12uW)，可以完全滿足HART通信接口卡對低功耗的要求。
執(zhí)行器的電源與地分別對應(yīng)HART通信接口卡的電源與地，保證了通信接口卡的電源。執(zhí)行器主芯片串行端與調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字通信端相應(yīng)連接。外部載體檢測端與調(diào)制解調(diào)控制信號由普通I/O端口即可實(shí)現(xiàn)，對于調(diào)制解調(diào)器所需要的晶振信號可由主芯片晶振分頻所的。
本實(shí)用新型的軟件部分，是以中斷形式實(shí)現(xiàn)的，具有很強(qiáng)的通用性。因此對于智能執(zhí)行器在完成硬件連接后，只需嵌入通信接口程序即可實(shí)現(xiàn)智能執(zhí)行器的遠(yuǎn)程HART數(shù)據(jù)通信。
當(dāng)現(xiàn)場儀表向主機(jī)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，主芯片將處理好的符合HART協(xié)議幀格式的數(shù)據(jù)傳送給調(diào)制解調(diào)器，通過調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制轉(zhuǎn)換方波信號，此方波信號通過整形器轉(zhuǎn)換成正弦信號傳送給介質(zhì)接口。
當(dāng)現(xiàn)場儀表接收外部數(shù)據(jù)時，介質(zhì)接口的模擬數(shù)據(jù)通過濾波轉(zhuǎn)換器電路轉(zhuǎn)換成調(diào)制解調(diào)器可接收的方波信號，此信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器的解調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給主芯片，經(jīng)過主芯片的校驗(yàn)，處理，回發(fā)響應(yīng)幀數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.智能執(zhí)行器通信接口卡，其特征在于該接口卡包括主芯片，主芯片的I/O端口分別與調(diào)制解調(diào)器INRTS腳和OCD腳信號連接；主芯片的串行通信輸出端口與調(diào)制解調(diào)器的ORXD腳信號連接，串行通信輸入端口與調(diào)制解調(diào)器的ITXD腳信號連接；主芯片的時鐘輸出端與調(diào)制解調(diào)器的時鐘輸入端信號連接；調(diào)制解調(diào)器的OTXA腳與整形器輸入端信號連接，整形器的輸出端直接與外部介質(zhì)接口的一條模擬信號線信號連接；外部介質(zhì)接口的另一條信號線與濾波轉(zhuǎn)換器電路的輸入端信號連接，濾波轉(zhuǎn)換器電路的輸出端與調(diào)制解調(diào)器的IRXA腳信號連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種使現(xiàn)場智能執(zhí)行器具有HART通信功能的通信接口卡。本實(shí)用新型包括主芯片，主芯片的I/O端口、串行通信輸出端口、串行通信輸入端口、時鐘輸出端分別與調(diào)制解調(diào)器INRTS腳和OCD腳、ORXD腳、ITXD腳、時鐘輸入端信號連接。調(diào)制解調(diào)器的OTXA腳通過整形器與外部介質(zhì)接口的一條模擬信號線信號連接。外部介質(zhì)接口的另一條信號線通過濾波轉(zhuǎn)換器電路與調(diào)制解調(diào)器的IRXA腳信號連接。通過該種通信接口卡，現(xiàn)場的智能執(zhí)行器具備了HART通信功能。
文檔編號H04L29/10GK2824445SQ200520013059
公開日2006年10月4日 申請日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者尚群立 申請人:杭州電子科技大學(xué)