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來源:電子設(shè)計(jì)應(yīng)用

引　　言
　　近年,我國(guó)安防市場(chǎng)發(fā)展迅猛,以每年20％～30％的速度增長(zhǎng)。安防型GPS定位裝置是定位安防高端智能化創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用的產(chǎn)品,是GPS定位系統(tǒng)、GPRS通訊系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)結(jié)合為一體的定位裝置。他能提供目標(biāo)的具體位置信息對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤,能進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸、防盜報(bào)警、信息查詢、數(shù)據(jù)調(diào)度等。
　　安防型GPS定位裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　由于安防型GPS定位裝置的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣,而且該產(chǎn)品直接影響車輛的運(yùn)行狀況和安全,因此對(duì)該產(chǎn)品的可靠性要求極高。
　　為了保證產(chǎn)品較高的可靠性,除了對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求高以外,還需要對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管和測(cè)試。然而手工檢測(cè)的效率無法滿足批量生產(chǎn)的要求,因此需要設(shè)計(jì)滿足批量生產(chǎn)的安防定位裝置的測(cè)試系統(tǒng)。本文提出了一種基于PC機(jī)的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路,并且應(yīng)用于安防型GPS定位裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置)的生產(chǎn)檢驗(yàn)。該設(shè)計(jì)思路可以推廣到其他電子產(chǎn)品的生產(chǎn)檢測(cè)中。
自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　一）、設(shè)計(jì)思路
　　自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過工業(yè)控制總線對(duì)終端裝置按流程進(jìn)行檢測(cè)。串行通信是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的重要渠道,并由于其成本低、性能穩(wěn)定、遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),在工程中被廣泛應(yīng)用。RS 485是一個(gè)多引出線接口,這個(gè)接口可以有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器,可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)上位機(jī)與多臺(tái)下位機(jī)之間的串行通信。其采用主從式通信方式,可以通過PC機(jī)與連接終端進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊,因此本測(cè)試系統(tǒng)采用RS 485總線。
　　這里,我們?cè)O(shè)計(jì)的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)是基于RS 485現(xiàn)場(chǎng)總線、自定義通信協(xié)議、在總線上連接各下位機(jī)(檢測(cè)終端裝置)和上位機(jī)(PC機(jī))、由上位機(jī)統(tǒng)一管理的主從式總線型的檢測(cè)系統(tǒng)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過RS 485現(xiàn)場(chǎng)總線同時(shí)檢測(cè)1～127臺(tái)終端裝置。用于測(cè)試的PC機(jī)和檢測(cè)終端都通過RS 232轉(zhuǎn)RS 485的轉(zhuǎn)接器,按照兩線制接線方式,通過總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(并聯(lián)方式),連接在一條RS 485總線上。PC機(jī)通過串行命令檢測(cè)裝置的硬件,連接方式如圖2所示。


　　二）、系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)計(jì)
　　根據(jù)安防型GPS定位裝置的特點(diǎn),在生產(chǎn)過程中需要檢測(cè)的項(xiàng)目主要有：
　　微處理器單元及通訊接口;供電系統(tǒng)(包括電源管理及電池充放電);存儲(chǔ)器;GPS模塊;GPRS模塊;按鍵;指示燈;鎖車;語音提示(包括音頻放大電路)。
　　上位機(jī)通過與下位機(jī)的通訊,若收到下位機(jī)正確應(yīng)答,則說明下位機(jī)能夠工作正常,可以確定微處理器單元、通訊接口以及供電系統(tǒng)正常。當(dāng)下位機(jī)正常完成測(cè)試,則可以確定該節(jié)終端裝置微處理器單元、通訊接口以及供電系統(tǒng)正常。
　　存儲(chǔ)器、GPS模塊、GPRS模塊的測(cè)試是由上位機(jī)發(fā)出測(cè)試命令,下位機(jī)正確應(yīng)答收到該測(cè)試命令后,由下位機(jī)微處理器分別進(jìn)行存儲(chǔ)器、GPS模塊、GPRS模塊的測(cè)試,并把測(cè)試結(jié)果按通訊協(xié)議上報(bào)給上位機(jī)。
　　指示燈和鎖車的測(cè)試是由上位機(jī)發(fā)出測(cè)試命令,下位機(jī)正確應(yīng)答收到該測(cè)試命令后,由下位機(jī)微處理器分別讓各個(gè)指示燈(包括鎖車指示燈)閃爍,通過檢測(cè)人員眼睛判斷,操作PC機(jī)(上位機(jī)),確定該部件的好壞。上位機(jī)收到檢測(cè)人員的輸入結(jié)果后,向下位機(jī)發(fā)出結(jié)束該項(xiàng)測(cè)試的命令。
　　按鍵的測(cè)試是上位機(jī)發(fā)出測(cè)試命令,下位機(jī)正確應(yīng)答收到該測(cè)試命令后,由下位機(jī)微處理器檢測(cè)相應(yīng)按鍵在指定時(shí)間內(nèi)是否按下和松開。若按鍵動(dòng)作正確,則下位機(jī)處理器按通訊協(xié)議將按鍵正常動(dòng)作的信息上報(bào)給上位機(jī),否則上報(bào)按鍵錯(cuò)誤信息。語音提示部件的測(cè)試為上位機(jī)發(fā)出測(cè)試命令,下位機(jī)正確應(yīng)答收到該測(cè)試命令后,由下位機(jī)微處理器分別循環(huán)出發(fā)出各提示語音段,有檢測(cè)人員根據(jù)語音的質(zhì)量和清晰度判斷測(cè)試結(jié)果,并操作上位機(jī)輸入結(jié)果。上位機(jī)收到檢測(cè)人員的輸入結(jié)果后,向下位機(jī)發(fā)出結(jié)束該項(xiàng)測(cè)試的命令。
　　三）、終端裝置編碼設(shè)計(jì)
　　由于RS485總線是采用半雙工通信方式,每次只能有一對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信,故要求每臺(tái)裝置有自己的地址編號(hào)以便測(cè)試辨認(rèn)檢測(cè)。這里設(shè)計(jì)將終端裝置的生產(chǎn)編號(hào)為檢測(cè)時(shí)的地址編號(hào),由于終端裝置的生產(chǎn)編號(hào)具有惟一性,故能夠滿足RS 485通訊的要求。
　　生產(chǎn)編號(hào)是終端裝置的惟一標(biāo)識(shí),為了能更好地反映終端裝置的生產(chǎn)信息,同時(shí)考慮編號(hào)生成的自動(dòng)化,我們確定的編號(hào)方法如下：
　　YYMMDDHHmmss ID1 ID2 ID3
　　其中,YY為年后兩位的BCD碼,MM為月的BCD碼,DD為日的BCD碼,mm為分的BCD碼,ss為秒的BCD碼。該時(shí)間為進(jìn)行測(cè)試時(shí)的時(shí)間,可以由進(jìn)行測(cè)試的計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成。ID1和ID2為單字節(jié)的編碼,分別為生產(chǎn)廠家代碼、操作人員代碼;ID3為雙字節(jié)編碼,代表軟硬件版本號(hào)。
　　這樣生產(chǎn)編號(hào)的設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)可以通過測(cè)試軟件,根據(jù)當(dāng)時(shí)時(shí)間等信息自動(dòng)生成,避免人工失誤,并且提高效率;
(2)編號(hào)存人各臺(tái)測(cè)試機(jī)的參數(shù)存儲(chǔ)器中,作為終端的身份標(biāo)識(shí),用于生產(chǎn)檢測(cè)和實(shí)際使用;
(3)根據(jù)該編號(hào),極容易查出終端的生產(chǎn)廠家、時(shí)間以及檢驗(yàn)人員,符合質(zhì)量管理體系的要求;
(4)編號(hào)附帶軟硬件版本號(hào),方便后期的技術(shù)維護(hù)。
通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)
　　RS 485總線只制定了物理層電氣標(biāo)準(zhǔn),對(duì)上層通信協(xié)議沒有規(guī)定,這給設(shè)計(jì)者提供了很大的靈活性。一套完整的通信協(xié)議應(yīng)從多個(gè)方面加以考慮,即要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完備,又要求具有可擴(kuò)充性與兼容性,并且盡量標(biāo)準(zhǔn)化。本系統(tǒng)采用的通信協(xié)議是在充分考慮到系統(tǒng)本身的功能特點(diǎn),再參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約的基礎(chǔ)上制定的,適用于檢測(cè)的計(jì)算機(jī)與檢測(cè)終端進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式,具體如下：
　　一）幀格式
　　起始符：數(shù)據(jù)幀起始標(biāo)志,用于觸發(fā)通信,本系統(tǒng)約定為8AH。


　　地址碼：地址域由10個(gè)字節(jié)構(gòu)成,每字節(jié)2位BCD碼。地址長(zhǎng)度為20位十進(jìn)制數(shù)。低地址位在先,高地址位在后。當(dāng)?shù)刂窞?99999999999999999999H時(shí),為廣播地址(即向所有終端發(fā)送消息)。地址為11111111111111111111H時(shí),為上位機(jī)。
　　控制碼C：一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度,用于指明具體的命令內(nèi)容。每一位代表不同的內(nèi)容對(duì)應(yīng)不同的命令代碼,具體內(nèi)容如表1所示。


　　數(shù)據(jù)字段：本字段分兩部分。第一部分為一個(gè)字節(jié),表示整個(gè)數(shù)據(jù)字段的字節(jié)數(shù)(長(zhǎng)度),L=0表示無數(shù)據(jù)域。第二部分則為通信中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容,包括數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)等,其結(jié)構(gòu)隨控制碼的功能而改變。
　　校驗(yàn)碼CS：從幀起始符開始到校驗(yàn)碼之前的所有各字節(jié)的模256的和。
　　結(jié)束符：數(shù)據(jù)幀結(jié)束標(biāo)志,本系統(tǒng)約定16H。
　　二）、數(shù)據(jù)傳輸
　　上位機(jī)(PC機(jī))與下位機(jī)(單片機(jī))構(gòu)成的多機(jī)通信系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)通信總是由主機(jī)發(fā)起。主機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)時(shí),從機(jī)總是出于接收狀態(tài)。若上位機(jī)發(fā)送的地址信息與本地從機(jī)相符,則接收該數(shù)據(jù),否則繼續(xù)接收總線上的數(shù)據(jù)。若下位機(jī)需要發(fā)送數(shù)據(jù),則必須等到主機(jī)輪詢過該下位機(jī)時(shí),才可提出請(qǐng)求。這種網(wǎng)絡(luò)模式下,下位機(jī)不會(huì)"偵聽"其他下位機(jī)對(duì)主機(jī)的響應(yīng),這樣就不會(huì)對(duì)其他下位機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的響應(yīng)。
　　三）、差錯(cuò)控制
當(dāng)主機(jī)發(fā)出呼叫幀后,如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到從機(jī)的應(yīng)答幀,則主機(jī)認(rèn)為幀丟失并重發(fā)呼叫幀;如果發(fā)送3次仍沒有收到應(yīng)答幀,則系統(tǒng)認(rèn)為該次通信失敗,報(bào)錯(cuò)。在數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí),本系統(tǒng)采用應(yīng)答方式進(jìn)行差錯(cuò)控制,即接收方向發(fā)送方回發(fā)特殊的控制命令碼,作為傳輸正確以否的的確認(rèn)。如果傳輸中幀完全丟失,則發(fā)送方進(jìn)行超時(shí)處理。
結(jié)語
　　本文提出了一種基于RS 485總線的安防型GPS定位裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并分別就系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及檢測(cè)思想的設(shè)計(jì)和主從式多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)等兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述。設(shè)備的實(shí)際使用結(jié)果表明：整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,工作可靠,基于RS 485的總線測(cè)試系統(tǒng)通信可靠性高,可擴(kuò)展性強(qiáng),操作維護(hù)方便,大大提高了安防型GPS定位裝置的故障檢測(cè)與診斷效率。
　　該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,尤其是自動(dòng)化編碼方式對(duì)其他智能電子產(chǎn)品的自動(dòng)化檢測(cè)提供了很好的借鑒作用。并且通過對(duì)該系統(tǒng)的部分修改,可以移植到諸如智能傳感器、工業(yè)控制終端等多種產(chǎn)品的生產(chǎn)檢測(cè)中。