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基于STM32单片机和EM310的无线终端设计

时间:2015-05-17 14:49:13  来源:  作者:

0引言

在监测监控及数据采集系统(SCADA)系统中,采集数据的实时性和准确性对系统有很大的影响,合适的通信网络可以有效提高SCADA系统的效益,本文设计的GPRS无线终端在SCADA系统中的应用解决了上述问题,除满足数据实时性和准确性外,还具有建设成本低.结构简单.传输容量大.可远程控制等优势.

1 终端简介

1.1终端结构

无线终端由EM310GSM模块和STM32F103单片机构成,以STM32F103单片机为核心,STM32F103单片贴片电感器机有丰富的通信接口,用于连接EM310和现场仪表;还有丰富的I/O资源,可以扩展较大容量的RAM,一方面存储指令集,用于解读指令并作出相应的动作;另一方面用于暂时存储监测点采集到的数据.终端利用GPRS技术与控制中心进行通信,GPRS的通讯网络具有建设成本低.联网快速.传输容量大.传输高速等优点.如图1为该无线终端和监测点仪表的结构图.

1.2终端在SCADA系统中的应用

在SCADA系电感器工作原理统中无线终端的主要任务是通过GPRS网络

和Intemet网络实现监测点与控制中心之间的数据收发,其结构如图2所示.

1.2硬件设计

终端主要实现的功能有:数据收发.指令解读和控制监测点仪表.满足以上功能,电路主要分成几个部分:EM310模块电路.外扩RAM电路.仪表串塑封电感口电路.

(1)EM310 模块在SCADA系统对无线模块传输数据的速度和容量有一定 的要求,另外,在某些系统对终端的工作温度要求较高.EM310 与西门子MC55相比具有髙低温范围大,可以应用到一些温度 要求比较高的场合;与GTM900B相比,体积较小,功能较强, EM310内置协议找,一次可以发2K字节,能够满足大多SCA- DA系统的要求;有MUX功能,能实现大数据量的传输.

EM310模块的作角是从STM32单片机的串口上接收数据 并发送和接收无线数据通过串口传输给STM32单片机,在连接 GPRS网络时需要SIM卡的验证,同时通过LPG引脚显示当前 的状态.因此,EM310模块电路主要包括串口部分.SIM卡连接 部分和LPG指示灯连接部分,另外还有启动和复位部分.

如图 3 所示 SIM_CLK.SIM_VCC.SIMJO.SIM_RST 分别 为SIM卡的时钟.电源.数据以及复位线;LPG用于连接网络状 态指示灯;RST为复位管脚,低电平有效,此管脚在靠近50PINB2B连接器处并联100nF的电容到GND,用于静电释放防护; TERM-ON为开关机管脚,将TERM-ON管脚拉低50ms,即可 开机,再将TERMJ3N管脚拉低50ms,即可关机.VDD-IO为 I/O 口电源管脚,VDD-IO人电压U与/DTR./RTS./TXD外加 串联电阻R的关系计算公式:R=3.5 * U-11.3K.

(2)外扩RAM

外扩RAM用于存储指令集和暂时存储仪表检测数据.当终端收到数据包时,单片机会根据收到的数据包,在RAM中找到与该数据包相应程序段,并运行该程序段,即做出控制中心要求的动作,如读取仪表的插件电感器参数.设置仪表参数.读取监测数据等.

RAM的读写速度很大程度上决定了终端收到数据包后的响应速度,因此终端选用高速静态RAM IS61LV25616,采用ISSI的高性能CMOS技术,利用高度可靠的工艺和创新的电路设计技术,具有高性能和低功耗的特点.

IS61LV25616有待机模式,该模式在CMOS输入电平下的功率耗散减少,在终端没有收到指令也无需发送数据时RAM可以处于待机模式;该芯片还可以通过使能接口的连接很好地实现内存的扩展;数据访问包括高字节访问和低字节访问两种.

(3)仪表串口

仪表串口用于监测点仪表与单片机之间的连接,仪表串口电路选择RS232转TTL电平的形式,如图4,DB9的1.4.6短接,RS232电平通过收发器SP3223EA进行数据的收发.在SP3223EA中C1+和C1一之间接极性电容作为电压倍增器的泵电容,C2+和C2一之间接极性电容作为反向电荷泵电容,TXfN为TTL/CMOS驱动器输入,TxOUT为RS一232驱动器输出,RxlN为RS一232接收器输入,RxOUT为TTL/CMOS接收器输出.

SP3223EA通过倍增和反向实现TTL电平到RS232电平的转换.

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