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接口管理范文1
关键词：键盘子系统专用键盘接口CPLD状态描述
在单片机应用系统中，存在多种形式的外部数据输入接口界面，例如RS-232C串行通信、键盘输入等[1,4]。其中利用键盘接口输入数据，是实现现象实时调试、数据调整和控制最常用的方法。单片机的键盘扩展电路有多种实现方式，例如直接利用I/O接口线或外接8255A接口芯片，配合适当的接口管理程序，就可以实现键盘扩展功能。但是，在这些方法中，键盘扩展电路需要占用单片机的资源对按键进行监控和处理，这对要求高实时性处理的单片机系统是不实现的。为了解决这一问题，可以使用专用键盘接口芯片（例如Intel8279）[2]来组建键盘子系统。而且，这类专用键盘接口芯片在使用灵活性方面尚有欠缺，尤其当用户需要实现某些特定功能时，其缺点更为明显。针对上述问题，本文提出一种利用复杂可编程逻辑器件（ComplexProgrammableLogicDevice，CPLD）设计技术[3]实现专用键盘接口芯片的方案。
1系统原理
图1是单片机系统中键盘子系统的构成原理框图。其中键盘接口芯片KB-CORE是该子系统的核心部分，它应具备如下功能：第一，产生按键扫描时序，并进行硬件去抖动。如果直按键按下，实现按键编码、中断处理等功能。第二，可以区分处理数字键和功能键。数字键钭由接口芯片暂存，而当功能键被按下时申请CPU中断处理；对多个按键同时按下，按一定的编码优先级处理。第三，提供与MCS-51系列单片机兼容的接口，单片机可以读取芯片中保存的数据或功能代码。第四，提供数据显示接口，可以直接驱动4位七段LED数码管，并进行动态扫描显示。
按键根据键盘子系统的服务对象拟设置子数字键(0～9)、功能键（ROW、COL、DAT）、清零键（CLR）共14个，排成4×4的矩阵，有两个未定义。
2专用键盘接口芯片功能结构设计
根据上述专用键盘芯片KB-CORE的功能要求，图2示出本芯片内部应有的结构框图。其工作原理如下：（1）键盘扫描控制及编码电路中内含一个环形计数器。该计数器计数输出至KSL[0～3]端作为键盘扫描信号。每当扫描信号发生变化时，键盘扫描控制器从KRL[0～3]端读入某一行按键的状态信号。如果没有按键被按下，则扫描下一行；如果有按键被按下，则控制器锁定被扫描行，并延迟约10ms去抖动，然后再次扫描被锁定行以确定按键是否误读。如果按键被证实按下，则一直等待直至用户松开该键。与此同时，数字键码将被保存到先进先出存储器，功能键则直接产生中断请求信号IRQ，通知CPU读取键码DBO[0～7]。（2）FIFORAM中数据容量为16位。每4位对应一个字形符，所以七段LED数码管需要4位。（3）扫描发生器一方面产生LED的位选信号DSL[0～3]，另一方面产生扫描显示输出控制电路的位数据选通信号。扫描显示输出控制电路根据位数据选通信号读取FIFORAM中相对应的数据，然后送七段译码电路输出DP[0～6]驱动LED显示屏的段选信号电极。（4）接口控制电路一方面用来识别CPU的读时序；另一方面用来对地址信号线A1A0译码，实现对输出数据的选择。若A0A1=“00”，则输出FIFORAM中的低字节数据；若A0A1=“01”，则输出FIFORAM中的高字节数据；若A0A1=“10”，则输出控制数据（表明ROW、COL、DAT中哪一个被按下）；若A0A1=“11”，则不输出FIFORAM中的任何数据。
3专用键盘接口芯片核心部分的状态描述与实现
为了实现上述专用键盘接口芯片功能结构，利用可编程逻辑技术对各个功能块进行逻辑的序描述和实现。由于键盘扫描控制和去抖的逻辑时序设计较复杂并具典型性，因此下面将对键盘扫描控制和去抖部分的设计思想进行介绍。
键盘扫描时序的基本原理[4]可能用图3所示的状态图表示。状态图的输入变量为RST(复位)、KEY-PRESS（有按键）、TIMER-OVER（去抖动延时结束）；输出变量包括EN-SCAN（扫描行转移）、EN-CODED（键盘编码启动）、START-TIMER（开启去抖动延时）。从图3中知道，状态S0S1S2为按键扫描状态键，状态S3S4S5为去抖延时状态链，状态S6为按键保持期。当按键被按下时，进入启动（S3）去抖延时状态链；去抖延时结束后（S5），若按键没有按下则恢复扫描状态键（S0）；若按键确认被按下则进入保持期（S6），并输出按键编码，维持至按键松开。
根据状态图3和上述的状态转移描述，进行键盘扫描控制电路的设计，结果如图4所示。其中H3是6位循环移位寄存器，由时钟CLK触发实时状态移位。移位寄存器的输出Q0～Q5分别代表键盘扫描控制电路的状态S0～S6，当然它们并非一一对应，但实现的功能相同。值得一提的是，如果专用键盘芯片KB-CORE的外部时钟CLK来自单片机的ALE信号（如图1所示），当单片机时钟为6MHz时，则专用键盘芯片KB-CORE的外接时钟为1MHz的方波信号，信号周期为1μs。如果将该时钟信号经过一个分频器，使其输出的信号周期约为Tclk=1μs×212≈4ms，然后再作为H3的时钟信号。这意味着键盘扫描控制电路约4ms扫描一行按键。如果H3中的Q2态没有被使用，则可以实现约8ms的去抖动延时。通过这样的设计，可以免除延时计数器，简化电路。
接口管理范文2
关键词：高速铁路 四电 接口
一、引言：
铁路运输是我国重要的运输方式之一，随着我国经济的不断发展以及人民生活水平的提高，对运输的要求提出了越来越高的要求。而随着科学技术的日益完善，高速铁路应运而生，高速铁路的里程数越来越高。其重要性正日益凸现出来。高速铁路的建设是一个复杂、巨大的工程，涉及多个参与方，出现了大量的接口问题，为此管理各种形式的接口问题成为高速铁路建设管理的重要关键环节之一，因此对高速铁路项目的施工接口进行有效管理是十分有必要的。
二、接口产生的原因
高速铁路建设涉及多个高新技术领域复杂且庞大的系统组合，各系统间的衔接极为复杂，整体性要求特别高。要实施有效的接口管理，首先要明确接口产生的原因，并分析接口管理中存在哪些影响因素。
1专业性：
高速铁路项目建设周期涉及到的专业非常多，土建施工单位、站房施工单位、四电施工单位、铺轨施工单位等，分别有不同的单位进行施工，每个项目施工的设计也是不同的，彼此之间的联系也非常少，每个单位同时都有自身的利益目标。因此不同专业主体之间因为利益目标的不统一，就会产生许多的矛盾和冲突。
2现场实际情况的变化及技术的变更
高铁施工因受征地、拆迁等地方因素影响，或因方案等的变更造成的接口位置的变化，从而使接口位置发生变化，原来的接口不能使用。如基站或中继站因为位置的变更，原来的接口位置满足不了需求，需要新的接口。
3高铁建设的阶段性：
高铁建设每个阶段都有不同的施工任务，不仅要延续上个阶段的工作，更要交接好跟下个阶段工作的关系。每个阶段都有不同的参建单位，而每个参建单位不同阶段承担的工作量也不相同。如站前土建单位先进场施工，后续四电施工单位及站房、铺轨单位进场施工。这些特点造成各个阶段的施工衔接存在较大的误差，产生较多的接口问题。在设计及施工阶段，着重考虑设计工作及施工工作的便利行，没有将后续运营工作考虑进去，而在维管单位介入以后，根据其要求又要增加新的接口内容。
二、四电接口的范围及重要性：
高速铁路牵引供电与通信、信号、电力一起称为“四电”系统，“四电”接口工程指站前、站后两大专业之间的预留和配合工程。主要范围包括：综合接地、接触网基础、各类过轨管道、电缆上下桥预埋槽道、电缆槽及手孔。
客运专线工程建设是一项复杂的系统工程，为此在土建施工过程中较多地考虑了电气化、电力、通信、信号等专业的预留、预埋等基础施工项目，施工过程中需要土建施工方与站后四电施工单位加强沟通，确保各项预留、预埋措施满足站后工程的需要。接口是前道工序与后道工序的衔接，是土建施工单位与四电施工单位的交叉配合的关键部位，是多方面工程综合在一起按施工先后顺序，不同时机施工作业的系统集成。接口工程的好坏不仅影响站后施工单位的工程质量和进度，也会对主体工程的成败产生不同的效果，甚至对全线的调试、运营和安全构成影响。所以接口工程是本体工程自身的需要，接口管理是保障接口工程质量的必要手段，做好接口工程是保证客运专线建设达到世界一流客运专线铁路的重要组成部份。
三、四电接口中常见问题及原因分析：
（一）常见问题：
1、接触网基础：以京石客专为例，接触网基础在进行接口检查过程，主要存在以下问题：螺栓间距超标、螺栓外露短、螺栓弯曲、螺栓锈蚀、基础扭面、限界不足、基础及螺栓型号错误、基础漏做等。
项目序号 项目名称 技术标准 备注
No.1 支柱基础位置
（设计里程） 支柱基础及拉线基础设计位置（设计里程），符合设计院提供的支柱基础预留布置图
跨距按照设计图纸进行检查，施工误差控制范围为±500mm
梁上接触网支柱基础中心至相邻梁缝中心距离一般为8m
采用双支柱时，两支柱距离为2000mm
No.2 基础型号及
构造 支柱基础及拉线基础型号与接口预留表中型号一致
基础构造与设计图一致
No.3 基础高度 基础顶面至路基面距离为200mm，误差控制范围±20mm
螺栓外露 螺栓外露长度190mm，误差控制范围为±5mm
No.4 与线路中心线的距离 接触网基础中心到线路中心的距离为3150m，上下行并列对称设置，误差控制范围为0～+50mm
No.5 基础转角误差 基础横线路方向的中心线与线路中心线垂直，偏差不大于2°
No.6 基础螺栓间距 地脚螺栓顺线路方向间距160mm，横向430mm；地脚螺栓间距误差为±1mm，垂直度误差为±1mm
No.7 拉线基础位置 拉线基础中心到接触网基础中心的距离为7000mm，拉线基础和锚柱基础均在同一片梁上，误差控制范围为0～+50mm；螺栓外露长度100mm
No.8 硬横跨基础 同一组硬横跨两基础中心线垂直于车站正线，施工偏差不大于2°
No.9 外观质量 混凝土基础表面平整光滑，无裂纹、破损现象
详细检查基础螺栓布置情况，螺栓无倾斜、歪曲现象，地脚螺栓采用保护措施。
2、隧道滑槽：滑槽长短不一，左右不齐，间距超标，八字型情况较多；槽道施工时倾斜扭曲造成槽道报废；槽道内填充物破损较多，槽道内有水泥浆渗入等。
3、过轨管：未按设计要求预埋过轨管，过轨管数量不足；过轨管道端口未临时采取措施封堵，导致管道内出现杂物封堵管道：过轨管没有预留铁丝；过轨管由多节拼接或焊接而成，未采用套接；预埋的管道成直角弯，不能满足电缆敷设半径的要求；未按设计要求选用材质符合要求的过轨管道。
4、综合接地：接地端子设置位置不正确；接地钢筋存在虚接现象；接地端子埋设过深，在混凝土面里面；接地端子漏埋等。
5、站房范围内：预埋槽钢不正确不能满足设备安装条件；电缆进各个机房里面路径不明确或没有等。
（二）原因分析：造成以上问题的原因主要是：土建单位对接触网标准，不清晰、不明确，没有把标准落实到作业层面上去；把接口管理退化为站后预留接口管理，对接口管理的理解就是设计院出图。同时对四电专业的预埋重视程度不足再加上工期因素的制约等。
（三）防治措施及方法：
1、桥梁段根据电力、通信信号专业相关资料，桥墩台顺线路方向两侧预留电力、通信信号电缆上网爬架，预留爬架桥墩承载两片梁各预留半边锯齿孔；根据接触网预留接口图，桥墩台横线路方向田野侧预留接触网电缆上网爬架，预留爬架桥墩承载两片梁各预留半个锯齿孔，相应基础两侧各预留相应圆孔，以便供电线电缆从桥下穿向桥面。根据“四电”专业预留接口图，其梁桥面需预留接触网基础（支柱基础、拉线基础）、电力电缆槽、通信信号电缆槽还需预留相关接地端子。针对桥梁预留质量问题，结合现场情况，重点检查现浇梁区段接口预留。根据京石客专施工经验，接口预留施工前，进驻梁场“四电”接口检查人员与监理共同对浇筑前已完成预留接口施工项目进行逐项检查，重点观察现浇梁浇筑过程中预留接口情况。
2、路基段根据“四电”专业路基预留接口布置图，路基段需要预留接触网基础（支柱基础、拉线基础）、电力电缆槽、通信信号电缆槽、基础预留接地端子、过轨管。针对路基段预留接口质量问题，结合现场情况，建议路基顶层混凝土浇筑前尽早与接触网、电力、通信信号设计沟通，确定过轨管位置、数量。根据京石客专施工经验，建议施工前，进驻梁场“四电”预留接口检查人员与监理共同对浇筑前已完成路基段预留接口施工项目进行逐项检查，重点观察现浇梁浇筑过程中预留接口情况，重点检查过轨管预留情况。
2、隧道段根据设计文件，隧道段预留接口分内置槽道和种植化学锚栓两种。京石客专采用内置槽道接口预留形式。根据接触网专业隧道预留接口布置图，隧道内需预留接触网吊柱、附加线吊柱、无补偿下锚、全补偿下锚、附加线对向下锚预留安装槽道、综合接地端子。防治措施及方法针对隧道内预留槽道问题较多、较普遍，隧道槽道预留安装前，“四电”专业接口人员进行现场检查，使用特殊模具固定槽道横、纵线路两个方向，对槽道埋深、槽道内部杂质、隧道口附加线下锚预留槽道距隧道口距离、全补偿下锚装置配套槽道、槽道距延伸缝距离需重点关注。无砟轨道无砟轨道为接触网专业提供腕臂安装依据，为通信信号专业预留绝缘轨道板综合接地端子。无砟轨道接口主要存在问题（1）接触网专业：轨道板辅设或调整不到位，直接影响接触网腕臂预配，轨道安装调整不到位，直接影响接触网悬挂调整。（2）通信、信号专业：轨道板无预留接地端子或预留接地端子位置不正确。防治方法针对轨道板或轨道对“四电”接口影响大，“四电”专业接口人员需随时与其接口施工单位协调联系，了解轨道板及轨道敷设、调整情况，接地端子预留情况，并需监理、预留接口施工单位共同对接地端子电阻值进行检测确认。
四、四电接口施工过程管理措施：
要加强四电接口施工的过程管理，就必须采取有效的管理措施，才能保证管理达到效果。所以需要从以下方面进行管理：
1、建立完善的接口管理制度和体系，明确各参建方的职责。
2、参建单位均配置四电专业管理人员，加强对四电接口工程的技术管理。
3、对接口图纸进行优化，根据现场实际情况，尽可能的优化，使设计更为合理，从而也能降低工程成本。
4、加强四电接口施工的技术交底，让所有参与四电接口施工的人员认识到四电接口施工的重要性，并全面熟悉设计意图，进而更好的施工。
5、定期进行培训，让所有参见人员更深刻的认识四电接口，掌握四电相关的基本知识。
6、编制作业指导手册，分发给监理、各级管理人员以及施工人员，让所有的人员随时随地的能够学习四电知识，更好的对现场进行控制。
7、组织施工单位相互观摩学习和技术交流，对施工质量好的单位进行表彰奖励，各参建单位相互学习，取长补短，有效的推动四电接口施工质量向更高的目标发展。
五、结束语
四电接口施工具有工程量小、工作量大，分布范围广，设计专业多，技术复杂，施工难度大，验收标准严，管理难度大的特点。四电施工的质量直接与列车运营有着密不可分的关系。所以在施工过程中，需要严格的加强过程管理，只有采取了有效的管理措施，加强了过程控制，才能使工程一次性合格，进而减少了不必要的返工、二次施工等，从而真正实现安全优质工程。
参考文献：
[1] 《四电接口及综合接地系统施工指导手册》 京石铁路客运专线有限公司 2009.06.
[2]《铁路综合接地系统》（通号（2009）9301） 中国中铁二院工程集团有限责任公司 2009.02.
接口管理范文3
现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行数字式多点双向通信的数据总线，多用于工空等领域，应用现场总线技术不仅可以降低系统的布线成本，还具有设计简单、调试方便等优点，同时，由于现场总线本身还提供了灵活而又功能强大的协议，这就使得用户对系统配置，设备选型具有强大的自，可以任意组合多种功能模块扩充系统的功能。在众多的现场工业总线中，CAN总线是一种具有国际标准而且性能价格比又较高的现场总线，它在当今自动控制领域中的应用极为广泛，并发挥着重要的作用。一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。
CAN通讯协议描述了在设备之间信息如何传递。它对层的定义与开放系统互连模型(OSI)一致。每一层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯是发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。CAN的结构定义了模型的最下面的两层：数据链路层和物理层。应用层通过不同的新型协议层（专门用于特殊的工业领域加上由个别CAN用户定义的任何合适的方案）和物理层连接。物理层和数据链路层对于设计者来说是透明的，并包含在所有执行CAN协议的部件中。
实际中，许多设备是RS-232接口，为了实现CAN总线数据和RS-232接口设备数据的传输，设计完成了CAN总线与RS-232转换接口电路设计。
1.CAN总线协议分析
1.1CAN总线主要特点
CAN总线是一种多主式的串行通信总线，具有极高的实时性和可靠行，最高通信速率可以达到1Mbit/s，是一种十分优秀的现场工业总线。CAN总线具有如下特点：
结构简单，只有2根线与外部相连，且内部集成错误探测和管理模块。
通信方式灵活。可以多主方式工作，网络上的其他节点发送信息，而不分主从。
可以点对点、点对多点或者全局广播方式发送和接收数据。
网络上的节点信息可分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。
CAN总线通信格式采用短帧格式，每帧字节最多为8个，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8字节也不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。
采用非破坏性总线仲裁技术。当两个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传送数据。这大大的节省了总线仲裁冲突的时间，杂网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪。
直接通信距离最大可达10Km（速率5Kbit/s以下），最高通信速率可达1Mbit/s（此时距离最长为40Km），节点数可达110个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检测、优先级判别等多项工作。
CAN总线采用CRC进行数据检测并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。
1.2CAN总线协议
CAN总线协议主要描述设备之间的信息传递方式，从结构上可分成3个层次，分别对应OSI网络模型的最低两层数据链路层和物理层。CAN总线协议层次结构由高到低如表1-1所示。
表1-1CAN总线协议层次结构
协议层
对应OSI模型
说明
LLC
数据链路层
逻辑链路控制子层，用于为链路中的数据传输提供上层控制手段
MAC
媒体访问控制子层，用于控制帧结构、仲裁、错误界定等数据传输的具体实现
物理层
物理层
物理层的作用是在不同节点之间根据所有的电气属性进行位的实际传输
LLC层和MAC层也可以看作是CAN总线数据链路层的两个子层。其中LLC层接收MAC层传递的报文，主要完成报文滤波、过载通知以及恢复管理等工作。而MAC层则为数据报文的传输进行具体的控制，包括帧结构控制、总线仲裁、错误检测、出错界定、报文收发控制等工作。
物理层定义了信号是如何实际传输的，因此涉及到位时间、位编码、同步的解释，CAN总线协议并未对物理层部分进行具体的规定。
1.3CAN总线报文传输结构
报文传输由以下4个不同的帧类型所表示
1．数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。
数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结尾。数据场的长度可以为0。数据帧（或远程帧）通过帧间空间与前述的各帧分开。
2．远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符的数据帧。
远程帧由6个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场、帧末尾。通过发送远程帧，作为某数据接收器的站通过其资源节点对不同的数据传送进行初始化设置。
3．错误帧：任何单元检测到总线错误就发出错误帧。
错误帧由两个不同的场组成。第一个场用作为不同站提供的错误标志（ERRORFLAG）的叠加。第二个场是错误界定符。
为了能正确地终止错误帧，"错误被动"的节点要求总线至少有长度为3个位时间的总线空闲（如果"错误被动"的接收器有本地错误的话）。因此，总线的载荷不应为100%。有两种形式的错误标志，主动错误标志（Activeerrorflag）和被动错误标志（Passiveerrorflag）。
4．过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。
过载帧包括两个位场：过载标志和过载界定符。
有两种过载条件都会导致过载标志的传送：
（1）接收器的内部条件（此接收器对于下一数据帧或远程帧需要有一延时）。
（2）间歇场期间检测到一"显性"位。
由过载条件1而引发的过载帧只允许起始于所期望的间歇场的第一个位时间开始。而由过载条件2引发的过载帧应起始于所检测到"显性"位之后的位。
1.4CAN总线错误处理
1.4.1错误检测
有以下5种不同的错误类型（这5种错误不会相互排斥）
1．位错误（BitError）
单元在发送位的同时也对总线进行监视。如果所发送的位值与所监视的位值不相合，则在此位时间里检测到一个位错误。但是在仲裁场（ARBITRATIONFIELD）的填充位流期间或应答间隙（ACKSLOT）发送一"隐性"位的情况是例外的。此时，当监视到一"显性"位时，不会发出位错误。当发送器发送一个被动错误标志但检测到"显性"位时，也不视为位错误。
2．填充错误（StruffError）
如果在使用位填充法进行编码的信息中，出现了第6个连续相同的位电平时，将检测到一个填充错误。
3．CRC错误（CRCError）
CRC序列包括发送器的CRC计算结果。接收器计算CRC的方法与发送器相同。如果计算结果与接收到CRC序列的结果不相符，则检测到一个CRC错误。
4．形式错误（FormError）
当一个固定形式的位场含有1个或多个非法位，则检测到一个形式错误。(备注：接收器的帧末尾最后一位期间的显性位不被当作帧错误)
5．应答错误（AcknowledgmentError）
只要在应答间隙（ACKSLOT）期间所监视的位不为"显性"，则发送器会检测到一个应答错误。
1.4.2错误标定
检测到错误条件的站通过发送错误标志指示错误。对于"错误主动"的节点，错误信息为"主动错误标志"，对于"错误被动"的节点，错误信息为"被动错误标志"。站检测到无论是位错误、填充错误、形式错误，还是应答错误，这个站会在下一位时发出错误标志信息。只要检测到的错误的条件是CRC错误，错误标志的发送开始于ACK界定符之后的位（其他的错误条件除外）。
2.CAN控制器SJA1000分析
2.1CAN节点结构与SJA1000操作模式
SJA1000独立的CAN控制器有2个不同的操作模式：
BasicCAN模式（和PCA82C200兼容）；
PeliCAN模式
BasicCAN模式是上电后默认的操作模式。因此用PCA82C200开发的已有硬件和软件可以直接在SJA1000上使用，而不用作任何修改。
PeliCAN模式是新的操作模式，它能够处理所有CAN2.0B规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，例如，SJA1000支持一些错误分析功能，支持系统诊断、系统维护和系统优化，而且这个模式里也加入了对一般CPU的支持和系统自身测试的功能。使SJA1000能应用于更宽的领域。
本设计采用PeliCAN模式，因此只给出PeliCAN模式增强功能。如表2-1所示。
表2-1PeliCAN模式的增强功能
CAN2.0B(active)
CAN2.0Bactive支持带有29位标识符的网络扩展应用
发送缓冲器
有11位或29位标识符的报文的单报文发送缓冲器
增强的验收滤波器
两个验收滤波器模式支持11位和29位标识符的滤波
可读的错误计数器
支持错误分析在原型阶段和在正常操作期间可用于：诊断、系统维护、系统优化
可编程的出错警告界限
错误代码捕捉寄存器
出错中断
仲裁丢失捕捉中断
支持系统优化包括报文延迟时间的分析
单次发送
使软件命令最小化和允许快速重载发送缓冲器
仅听模式
SJA1000能够作为一个认可的CAN监控器操作，可以分析CAN总线通信或进行自动位速率检测
自测试模式
支持全部CAN节点的功能自测试或在一个系统内的自接收
通常，每个CAN模块能够被分成不同的功能块，如图2-1所示。
CAN控制器执行在CAN规范里规定的完整CAN协议。它通常用于报文缓冲和验收滤波。
通用CAN收发器实现从CAN控制器到CAN总线物理层的电气连接。
而所有这些CAN功能都由一个模块控制器控制，它负责执行应用层的功能。
元器件清单
表3-3CAN总线与RS-2232接口电路设计元气件清单
序号
元件名称
数量（个）
单价（元）
总价（元）
1
AT89C51
1
7.50
7.50
2
SJA1000
1
25.00
25.00
3
HM6116
1
1.00
1.00
4
MAX232
1
5.00
5.00
5
74HC373
1
1.00
1.00
6
PCA82C250
1
6.50
6.50
7
X25045
1
1.00
1.00
8
TLP113
2
3.00
6.00
合计
53.00
结论
本设计完成了CAN总线与RS-232转换接口设计。由于CAN总线与RS-232接口数据通信速率以及通信帧格式都不同，本设计最大优点是解决了这两点不同，实现了数据在CAN总线与RS-232接口之间的传输。且设计中由于使用了CAN总线进行数据传输这就使得通信方式多主性。网络上任意节点可以任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主从。可以点对点，点对多点或全局广播方式发送和接收数据。
由于CAN总线标准没有定义应用层，数据链路层提供与信息内容相应的寻址能力，消息的内容完全由应用解释。且CAN总线的每个数据帧最多只能承载8个字节的数据，因而只适应提供短的变量服务。许多功能还需要扩展。
综上所述，通过此次设计，我们感受到CAN总线带来的各种便利。而且，由于CAN总线具有结构简单、实时性极高、可靠性强且本身具有强大的纠错能力。使得它在当今自动控制领域中的应用极为广泛。由于CAN协议参考OSI开放系统互联模型，可由用户定义应用层协议，通过相关的CAN转接设备，将CAN与计算机相连，利用CAN232B转换器组建一个CAN控制网络，能够很方便的实现RS-232多点组网、远程通讯，并且，不需要更改原有RS-232通讯软件，用户可直接嵌入原有的应用领域，使系统设计达到更先进的水平。
摘要............................................................................................................Ι
ABSTRACT..................................................................................................................................ΙΙ
引言1
1.CAN总线协议分析2
1.1CAN总线主要特点2
1.2CAN总线协议2
1.3CAN总线报文传输结构3
1.4CAN总线错误处理3
1.4.1错误检测3
1.4.2错误标定4
2.CAN控制器SJA1000分析5
2.1CAN节点结构与SJA1000操作模式5
2.2SJA1000内部结构及其功能分析6
3.CAN总线与RS-232转换接口电路设计11
3.1CAN总线与RS-232转换接口电路总体设计11
3.2主控制模块电路设计12
3.2.1AT89C51与6116电路设计13
3.2.2看门狗电路设计14
3.3AT89C51与RS-232转换接口电路设计16
3.3.1RS-232-C标准分析16
3.3.2RS-232与AT89C51接口电路设计18
3.4SJA1000与AT89C51接口电路设计19
3.4.1SJA1000与AT89C51接口电路设计19
3.4.2物理层接口电路设计21
3.5元器件清单22
结论22
接口管理范文4
关键词：ISO/IEC7816接口技术接触式IC卡并行通信半双工串行通信I2C总线通信
引言
IC卡(IntegratedCircuitCard，集成电路卡)是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。IC卡在有些国家和地区也称智能卡(smartcard)、智慧卡(intelligentcard)、微电路卡(microcircuitcard)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO7816标准的卡基中，做成卡片形式；已经十分广泛地应用于包括金融、交通、社保等很多领域。
IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD(InterfaceDevice)。IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。
1接触式IC卡接口技术原理
IC卡读写器要能读写符合ISO7816标准的IC卡。IC卡接口电路作为IC卡与IFD内的CPU进行通信的唯一通道，为保证通信和数据交换的安全与可靠，其产生的电信号必须满足下面的特定要求。
1.1完成IC卡插入与退出的识别操作
IC卡接口电路对IC卡插入与退出的识别，即卡的激活和释放，有很严格的时序要求。如果不能满足相应的要求，IC卡就不能正常进行操作；严重时将损坏IC卡或IC卡读写器。
(1)激活过程
为启动对卡的操作，接口电路应按图1所示顺序激活电路：
RST处于L状态；
根据所选择卡的类型，对VCC加电A类或B类，正常操作条件下VCC的电特性见表1；
表1正常操作条件VCC的电特性
符号最小值最大值条件
Vvcc/V4.5
2.75.5
3.3A类
B类
Icc/mA60500.5A类，在最大允许频率
B类，在最大允许频率时钟停止
VPP上升为空闲状态；
接口电路的I/O应置于接收状态；
向IC卡的CLK提供时钟信号(A类卡1～5MHz，B类卡1～4MHz)。
图3
如图1所示，在t’a时间对IC卡的CLK加时钟信号。I/O线路应在时钟信号加于CLK的200个时钟周期(ta)内被置于高阻状态Z(ta时间在t’a之后)。时钟加于CLK后，保持RST为状态L至少400周期(tb)使卡复位(tb在t’a之后)。在时间t’b，RST被置于状态H。I/O上的应答应在RST上信号上升沿之后的400~40000个时钟周期(tc)内开始(tc在t’b之后)。
在RST处于状态H的情况下，如果应答信号在40000个时钟周期内仍未开始，RST上的信号将返回到状态L，且IC卡接口电路按照图2所示对IC卡产生释放。
(2)释放过程
当信息交换结束或失败时(例如，无卡响应或卡被移出)，接口电路应按图2所示时序释放电路：
RST应置为状态L；
CLK应置为状态L(除非时钟已在状态L上停止)；
VPP应释放(如果它已被激活)；
I/O应置为状态A(在td时间内没有具体定义)；
VCC应释放。
图4
1.2通过触点向卡提供稳定的电源
IC卡接口电路应能在表1规定的电压范围内，向IC卡提供相应稳定的电流。
1.3通过触点向卡提供稳定的时钟
IC卡接口电路向卡提供时钟信号。时钟信号的实际频率范围在复位应答期间，应在以下范围内：A类卡，时钟应在1～5MHz；B类卡，时钟应在1～4MHz。
复位后，由收到的ATR(复位应答)信号中的F(时钟频率变换因子)和D(比特率调整因子)来确定。
时钟信号的工作周期应为稳定操作期间周期的40%～60%。当频率从一个值转换到另一个值时，应注意保证没有比短周期的40%更短的脉冲。
2几种实现方式的对比与分析
IFD内的IC卡读写芯片，按其与IFD内的CPU的通信方式进行分类，有并行通信、半双工串行通信和I2C通信的读写芯片。图3是一个基于三种不同通信方式读写芯片的通用IC卡读写器的原理示意。这个系统可以同时对6片IC卡进行操作，其中每一个IC卡读写芯片都可以驱动2片IC卡。应用系统可以根据实际情况合理选用其中的一种或多种读写芯片。
2.1IC卡读写芯片的硬件对比分析
(1)通信方式为并行通信的CTS56I01
CTS56I01支持两个符合ISO/IEC7816-3标准的T0和T1传输协议的IC卡。它采用并行的方式与IFD内的CPU通信；可以检查到卡的插入与拔出，并自动产生激活与释放时序。CTS56I01内部每个通道都有发送缓冲空、ATR超时、释放检测完成、TS没有收到等10个独立的中断源，当CTS56I01内部的状态发生变化时，可以产生中断信号。系统通过P0口与CTS56I01的数据线相连，地址选择用P2[2:0]，两个中断信号经过或门后接到89C51的INT0上。对IC卡的所有操作，只是对CTS56I01内部寄存器的读写操作，方便可靠。CTS56I01采用LQFP-32封装，仅占很小的空间。
(2)通信方式为半双工串行通信的WatchCore
WatchCore是握奇公司为了方便各种嵌入式设备与IC卡的通信开发而推出的一款IC卡读写芯片，硬件平台采用ST7261单片机，内部掩膜有握奇公司对IC卡进行读写操作的全部程序；支持ISO/IEC7816T=0、T=1异步传输协议的各种智能卡，支持对Memory卡操作，支持双卡头操作，与接口CPU采用半双工串行通信。系统用P1.1和P1.2模拟一个串口与WatchCore进行通信。WatchCore采用SO-20装封，占PCB板很小的位置。
图5
(3)通信方式为I2C的TDA8020
TDA8020是Philips生产的支持两个独立IC卡的读写芯片，IFD内的CPU采用I2C的方式向TDA8020发送命令和读取状态，通过TDA8020的I/OuC端口向IC卡发送和接收数据。它支持符合ISO/IEC7816-3T=0、T=1标准的IC卡，也支持符合EMV3.1.1(Europay，MasterCard，VISA)标准的卡。与它Pin-to-Pin兼容的芯片还有ST公司生产的ST8020等。TDA8020有2个地址选择引脚。本系统的地址引脚接地，两个IC卡对应的地址分别为0x40和0x48。I2C的时钟信号和数据信号分别由89C51的P1.3和P1.4进行模拟，IC卡的数据通道I/OuC连89C51的P1.5和P1.6。TDA8020也采用LQFP-32装封。
2.2IC卡读写芯片的软件设计
2.2.1通信方式为并行通信的CTS56I01
CST56I01只有3根地址线，内部却有37个寄存器。其中有8个寄存器可以直接访问，另外的29个寄存器要通过索引地址寄存器(IAR)来访问。其访问分为两步：第一步是将要间接访问的寄存器的地址写到IAR寄存器中；第二步就是从数据寄存器(DR)中读出数据或写入数据到DR寄存器中，来完成对要间接访问的寄存器的访问。
下面的C51子程序是基于图3的写一个字节到要间接访问的寄存器中的子程序。
#defineSN2_IARXBYTE[0x0000]
#defineSN2_DRXBYTE[0x0100]
voidWriteByteIndexed(BYTEbIndex,BYTEbData){
P1.0=0;
SN2_IAR=bIndex;
SN2_DR=bData;
}
2.2.2WatchCore的软件设计
WatchCore是不带硬件的UART，其串行通信是用软件实时仿真的。通信速度采用9600bps；通信字节格式为1位起始位，8位数据位，1位偶校验位，2位停止位。TXD与RXD电气信号是标准的CMOS电平，可直接与TTL的电路相连。以下是通信时的数据包格式。
(1)命令包
命令包是IC卡读写器内的CPU发往WatchCore的数据，其包格式如下：
NAD
PCB
LEN
DATA
BCC
NAD为卡头选择，NAD=0x00/0x12为主卡头，NAD=0x13为从卡头；
PCB与通信无关，CPU卡T=1时使用，PCB通常设置为0x00；
LEN为数据的字节长度(仅DATA段的字节数)；
DATA为发送WactchCore或IC卡内的命令(命令参考ISO7816-4的标准)；
BCC为异或校验字节(BCC段前的4段所有字节的异或和)。
(2)数据包
数据包是WatchCore收到命令包后返回的数据，其包格式如下：
NAD*是WatchCore把命令包中NAD字节的高低4位互换后的返回。例如，命令包发送NAD=0x12，WatchCore则返回NAD*=0x21；
其它各段与命令包相同。
通信举例(以下数据都用十六进制表示)
对主卡进行复位
发送命令包如下：
120005001200000005
若主卡头中无卡，则WatchCore返回：
210002620041
若主卡头有一张T=0的CPU卡，则可能返回：
2100113B7A180000210811121314151617189000D8
2.2.3TDA8020的软件设计
TDA8020与IFD内CPU的通信是用I2C总线方式进行的。通过I2C接口，IFD内的CPU可以向TDA8020发送命令或读取TDA8020的状态。TDA8020有两个地址选择引脚(SAD0和SAD1)。在图3中，这两个地址选择引脚接地，对应两个IC卡的I2C总线地址分别是40H和48H。如果系统中有别的I2C总线器件，可以按表2的方式进行寻址。
表2TDA8020的I2C地址选择表
SAD1SAD0CARD1CARD2
0040H48H
0142H4AH
1046H4CH
1148H4EH
(1)向TDA8020写入命令的格式
图4为向TDA8020写入命令的格式。按图3所示，对卡1的地址和写的字节为40H。
其中控制字节各位的含义如表3所列。
表3命令控制字节各位的含义
名称位说明
START和/STOP0为1，产生一个冷复位的激活时序：为0，产生一个释放时序
WARM1为1，产生一个热复位时序
3/5V2为1，设定卡的操作电压为3V；为0，设定卡的操作电压为5V
PDOWN3为1，设定卡为下电模式；为0，设定卡为正常工作模式
CLKPD4为1，设定下电模式下CLK停在高电平；为0，设定下电模式下CLK停在低电平
CLKSEL15两位设定卡在正常工作模式时的工作时钟频率见表4
CLKSEL26
I/OEN7I/O使能位。为1时，I/O与I/Ouc相连；为0时，I/Ouc是高阻状态
(2)读TDA8020内部状态的数据格式
从TDA8020读出状态的格式如图5所示。按图3所示，对卡1的地址和读的字节为41H。
其中状态字节中各位的含义如表5所列。
表4工作时钟频率选择方式
CLKSEL2CLKSEL1CLOCKOU
00CLKIN/8
00CLKIN/4
10CLKIN/2
11CLKIN
表5状态字节各位的含义
名称位说明
PRES0卡的状态指示。为1时，检测到卡：为0时，没有检测到卡
PRESL1为1时，卡的状态还没有读；当为0时，卡的状态已读出
I/O2I/O为高时，这位为1；当I/O为低时，这位为0
SUPL3为1时，表示电源监控器已输出，上电后就为1，直到读出后为0
PROT4为1时，表示过热或过载状态
MUTE5为1时表示卡在规定的时间内没有发出ATR信号
EARLY6为1时表示卡在规定的时间前就已经发出ATR信号
ACTIVE7为1时，卡处于激活状态；为0时，卡处于释放状态
3总结
以上比较详细地介绍了三种不同接口的IC卡读写芯片。这三种方式最大的区别在于其与IFD内的CPU的通信方式不一样，并且也都符合ISO/IEC7816的标准。但是，这三个读写芯片有一些地方也存在一些差异。
TDA8020支持A类和B类卡，但是WatchCore和SNIPERIICST56I01只支持A类卡。(虽然SNIPERIICST56I01内部寄存器中有一位是卡类选择，但却只支持A类卡。)
TDA8020和SNIPERIICST56I01其ESD保护达6kV，但是WatchCore却没有ESD保护功能。
TDA8020对卡的电源可以直接支持，并有过流保护功能；但是WatchCore和SNIPERIICST56I01却只有通过一个功放管来实现，并且没有过流保护功能，只有外接保护电路(如加可复位保险丝)。
接口管理范文5
关键词：可视化节能；MES接口模块；数据库
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)20-5009-05
Visual Energy Consumption Managing System Based on MES Interface Module
ZHOU Tian-jiao
(College of Electronics and Information Engineering,Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: The Visual Energy Consumption Managing System is an energy monitoring system customized to a company in Shanghai. And it use the CC-link fieldbus technology and MES interface module to convert the data from the bottom of the energy consumption, then a large number of data will be imported into SQL Sever database. In addition, the system adopt , and C# programming language design and implement system software. It completes the goal of data collection, process improvements, energy savings and product cost control, and provide decision support and improve the efficiency of the function for enterprise managers and workers.
Key words: visual energy-saving; MES Interface Module; database
改革开放30余年来，我国经济始终保持着较快的增长速度，经济总量一度超过德国、日本，现已位居世界第二。然而由于我国的经济增长方式的粗放性：1）我国的能源利用效率目前仅为33%，比发达国家落后20年，相差10个百分点。2）能源消费强度大大高于发达国家及世界平均水平，约为美国的3倍，日本的7.2倍。3）我国的单位产值能耗是世界上最高的国家之一，每千克标准煤产出的国内生产总值仅为0.36美元，而日本为5.58美元，世界平均值为1.86美元。4）不仅如此，我国人口基数大，人均能源可采储量远低于世界平均水平，2000年人均石油开采储量只有2.6吨，人均天然气可采储量90吨，分别为世界平均值的11.1%和4.3%。这些因素严重制约我国的可持续发展进程，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。在此背景之下，节能减排被提上日程，中国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。
一个国家的能源总消耗量是各个企业的能源消耗量的总和，而企业产品单耗又取决于该企业技术工艺的先进程度、用能设备效率的高低及企业管理水平高低。我国企业来能耗普遍较大，应该努力改进以上指标，如此不仅有利于企业自身提高生产效率，而且有利于提高国家的能源率。要想提高能源利用率，首先需要企业的能耗进行监控，获得正确的能耗数据，这将为管理人员采取正确的能耗管理决策提供重要依据，也为后续能耗模型的建立，科学的能耗预测及合理的管理制度的提出打下重要基础。
1可视化节能管理系统概述和结构
1.1系统概述
本“可视化节能管理系统”是一套为上海某公司量身定做的能源管理系统，其主要功能是：
1)通过采集工业生产现场数据，详细监测和记录每个炉子、车间、厂、企业的能耗及炉子的温度、压力值；
2)在此基础上，对这些监测点提供当前实时查询和历史查询功能，查询包括列表和折线图两种形式；
3)提供各种数据分析处理手段，帮助客户企业找出能源浪费的环节及根源；
4)提供对客户企业各类产品生产过程中能耗的全程追踪，从而对工艺的改进、能源的节省及产品的成本控制具有积极意义。总的目标：通过对生产现场能耗、温度、压力数据的采集、处理、统计与分析，为企业管理者及现场人员提供以下功能。
决策支持:根据公司的要求及时提供所需报表及文件,并在适当时候对各部门领导给予能源管理、生产工艺等方面的提示。提高效率:利用软件进行管理,避免人工管理的失误以及延迟性,从而实现高效率的管理
1.2系统结构
整个系统分为两个部分：1）数据库服务器；2）WEB服务器。如图1所示。
1）监测显示，主要显示监测点的实时信息及趋势。当鼠标悬停于监测点的图像上时，显示指定点的实时数据。当用户进入某监测点的页面时，显示该点的瞬时流量和累积量、前区温度、后区温度、压力的趋势图，每5分钟刷新一次；同时显示实时数据值，每2秒刷新一次。
2）数据分析，主要包括折线图查看和图像导出功能，并有单点查看、多点同一时间段查看、单点多个时间段查看和能耗数据查看。
3）警报管理，主要对现场设备运行数据(能耗、温度和压力)的监控，超过预设的范围会发出相应的警报，包括预警、报警、历史警报管理三大块。
4）报表管理，主要根据用户的权限，赋予用户下载报表的功能，用能数据按照不同的时间对应不同的报表文件。
比如：用能数据时报表：根据从MES接口模块采集到的数据，每5分钟作一次记录，每小时作12次记录；详细记录企业具体用能情况，对于节能分析、故障分析提供具体的数据依据；支持XLS格式导出报表；可选择报表中某些项目显示或不显示，便于现场统计人员选择；设定打印报表人员权限，无权限人员无法对报表进行选择或打印。
考虑到数据的安全性以及示范企业对能耗数据监测和管理系统的要求，再将优化后，如下图2所示。现场能耗数据通过现场测量单元经过CC-Link总线采集后，经MES接口模块设置一定的格式和表结构后，转换处理后上传至数据库服务器，然后Web程序可以方便的实时访问数据库服务器上的能耗数据。
2基于MES模块的方案设计
2.1 MES接口模块
三菱电机于2007年成功开发出可用于QPLC的MES[4]（全称为Manufacturing Execute System，制造执行系统）接口模块QJ71MES96。MES接口模块可将底层CC-Link控制系统和上层信息管理系统直接连接起来。而在此之前，信息管理控制系统和现场控制系统由于采用的信息形式不同，没有可以直接交换的层次，所以传统信息控制系统都是采用计算机作为中间层，负责采集现场设备的信息，然后向信息层发送数据。而MES模块可以直接从现场设备采集数据，节省数据采集系统的设置和运行成本，达到生产现场与MES之间低成本简单连接并且实现无PC、无程序的环境。其主要特点如下：
1）不再需要编写数据通讯的PLC程序，只需通过简单的设置来实现与信息系统的连接，从而可以直接操作Oracle、SQL Server、Access等数据库。
2）可以减轻信息系统的负荷。可以通过MES接口模块进行数据监视，在条件成立的情况下将数据发送至信息系统。
3）用于正确获取或发送数据的缓冲功能，当传输的要求超过了系统或者网络的带宽，MES接口将信息缓存入内存。时间同步确保了信息系统数据的正确性。
4）可以获取访问异常时的日志。在与数据库连接的情况下发生了数据库访问异常时，数据库可将异常内容作为日志加以保留。通过对日志进行分析，可以进行数据保护及异常分析。
5）可以实现信息系统的指示以及必要的双向通信。可以通过信息系统的应用程序启动登录在MES接口模块中的处理，这样，可以实现信息系统的制造指示等。
6）兼容多种多样的数据库，支持多种主流数据库：Oracle 9i Standard Edition、Oracle 10g Standard Edition、Microsoft SQL、Server 2000 Standard Edition、Access。
7）可以在无需考虑数据库表格的构成的情况下访问。在数据库的访问中，可以使用自由设计的数据库。
8）可以使用SNTP实现时间同步。通过与SNTP服务器用个人计算机进行通信，可以设置MES接口模块以及可编程控制器的CPU的时间，从而实现整个系统的时间同步。
9）可以设置读写数据库的触发条件（数值触发、时间和周期触发等），并包含计算功能。
2.2方案比较
本课题利用CC-Link现场总线技术并借助三菱电机相关产品而设计，由于三菱产品特性的多样性，可视化能源监管系统的实现方案存在多种选择。下面将目前四种主要方案进行介绍并对不同方案进行比较，最终确定系统的总体设计方案。
目前基于三菱PLC的数据采集、监测、工业控制方案总共有以下四种：
1）EcoWebServerII方案。该方案主要利用三菱电机推出的EcoWebServerII模块，该模块具备了数据采集、转换与存储等基本功能，另外还集成了一套节能管理支援数据收集软件。这套软件具备测量、输出、显示、保存、监测、通信等功能，其显示功能包括能耗数据实时值显示、能耗数据曲线图以及能耗数据对比曲线图等，很好地体现了三菱电机“可视化”节能的理念。该方案目前已被风洞中心采纳，系统结构图如图2所示。
缺点：软件固化在设备中，无法根据不同项目的需求进行不同的更改，灵活性较差。图表显示方式单一，无法实现对能耗的预测及提供能耗分析工具。需安装JAVA控件才可进行显示。历史数据存储在设备中，存储量小，无法实现长时间段的数据积累分析及预测。设备昂贵。修改时需用专门的配置软件，增加了成本。软件每年需要额外的费用。
优点：无需额外编程，仅需配置。无需考虑底层通讯的实现方法。
图3EcoWebServerII方案
2）EcoWebServerII扩展方案。该方案仍然采用EcoWebServerII模块，系统结构可分为四层，分别为数据采集层、数据存储层、服务器层和用户层。数据采集层仍利用三菱电机相应的电子测量仪模块进行数据采集，并通过Q06HCPU将CC-Link总线将采集到的数据通过RS-485通讯模块传送至EcoWebserverII模块。优点：可以灵活的按需求配置软件的功能，可以根据客户的要求实现更加多样化。可以存储更大的数据量。为后期能耗模型的研究及建立提供重要依据。
缺点：因为需要占用一定的服务器资源，相对方案一成本更高。且需要额外编程。
3）以太网模块方案。如图4所示，数据测量监控层与方案三相同，传输控制层采用一台Q系列PLC负责CC-Link网络的管理，并通过以太网模块(QJ71E71-100)将数据送到Web服务器，在管理监控层的Web服务器端软件分为服务器和浏览器两种。服务器上的软件实现项目管理，项目配置，数据管理，系统维护，生成报表，监测数据等功能。当数据监测事件（比如能量用量超过上下限或者系统重启）发生时，系统发送邮件至SMTP服务器通知。
缺点：底层数据的收发及纠错机制完全需要在编程时进行考虑，编程难度及开发周期最大。底层的数据处理方式与之前的方案不兼容，如果需要以前的数据进行能耗分析需要加入额外的控件进行数据格式的转换。
优点：数据吞吐量最大，可以通过缓存进行设计，数据采样时间配置更灵活，实时性更好，可以更好的实现控制功能，控制的实时性更好，硬件成本最低。
图5以太网模块方案
4）MES接口模块方案。如图6所示，系统仍然采用四层结构，数据测量监控层仍然采用三菱的电子测量仪模块进行数据采集，传输控制层由QCPU+CCLINK主站模块+MES模块组成,MES模块通过以太网与服务器相连，通过预先配置可实现将底层的数据实时更新到服务器的数据库中，实现数据的采集。在管理监测层，服务器上的软件实现项目管理，项目配置，数据管理，系统维护，生成报表，监测数据等功能。当数据监测事件（比如能量用量超过上下限或者系统重启）发生时，系统发送邮件至SMTP服务器通知。此外，系统定期上传报表文件至FTP服务器。以太网内的用户可以通过IE浏览器进行数据、报表的查看及下载。
优点：编程时无需过多的考虑底层数据收发机制，只需将数据库中更新的数据定期进行转换，简化了开发过程。软件上既有方案三的灵活性，又较前两个方案成本更低。
缺点：需求开发人员熟悉MES接口模块，成本较高。
综上，方案四在硬件和软件的综合成本上较方案一、二有较明显的优势，且软件配置上更为灵活，扩展性强。方案三与方案四相比较，成本上方案三占优，但方案三代码量较大，且底层数据通讯方面需要考虑较多，需要有比较成熟与底层通讯相关的类库做支撑才可较好的实现需要的功能。且在继承性方面，方案四能更好的与现有的正在使用的方案兼容。在需求分析方面，方案四适合做数据监测，方案三较适合监测与控制共存的情况。本次开发的系统主要作用为数据的收集、查看及分析功能，对实时的控制要求不高，因此，本系统采用方案四实现。
3结束语
该文首先对可视化能耗监测和管理系统的需求和可行性进行了详细的分析，并根据企业管理的需要将系统分为五大块：实时监测、数据分析、报警管理、报表管理和系统管理。然后介绍了三菱电机推出的MES接口模块的工作原理及应用，并比较了当前基于CC-Link的四种典型的数据采集与监测系统设计方案，确定了总体设计方案。最后，描述了可视化能耗监测和管理系统的程序结构。
参考文献：
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接口管理范文6
灵敏度
电容传感器的灵敏度是由其物理结构、测量电容的方法和精确比较电容相对于接触门限电平变化的能力而决定的。采用传统印制电路板(PCB)方法制造的电容传感器的测量范围通常为1～20pF,因而很难准确地检测微小变化。虽然有几种测量这些电容微小值的方法,但采用16位电容/数字转换器(CDC)的高精密测量方法仍然具有明显的优势。
基于PCB设计的电容传感器
制作在标准印制电路板或挠性印制电路上的电容传感器都使用了相同的铜材料来做信号线。在这两种情况下,传感器的最大灵敏度都由传感器的物理尺寸、电介质常数以及覆膜厚度所决定。例如,带有5mm塑料覆膜的3mm厚传感器不如带有2mm塑料覆膜的6mm厚传感器灵敏。
我们的目标是开发具有正确响应并且满足人体工学要求的电容传感器。在某些应用中,传感器可能会很小,从而使用户接触面上产生微小的电容变化。
图1和图2显示了在印制电路板上设计电容传感器的两种常用方法。图中给出了在用户接触期间施加激励信号时传感器的响应特性。虽然根据用户接触方式的变化,传感器电容会有所不同,但是传感器的性能在这两种情况下相差不大。
激励电容传感器
如图1所示,连续的250kHz方波激励信号施加在传感器的SRC端,以在电容传感器内建立电场。激励信号在传感器中建立电场后,该电场会部分地延伸出塑料覆膜,ClN端连接到CDC上。
图2所示为另外一种电容传感器设计案例,其将一个恒流源加到传感器的A端,而将B端接地。当用户触摸传感器时会增加额外的手指电容,从而增加了充电周期内RC的上升时间。
测量电容传感器并且检测传感器接触面积
图3显示了一种测量电容的传统方法。恒流源不断地为电容传感器充电,以使其达到比较器的参考门限电平。当电容传感器达到参考门限值时,比较器将输出高电平脉冲,然后闭合开关,电容器放电并且复位计数器。灵敏度门限电平如图4所示。
要确定何时用户开始接触传感器,需要计数器对电容传感器充电到比较器参考电平所经历的时钟周期数
进行计数,并将这个值与预置门限检测设置值比较。例如,计数为50表明传感器有接触,而小于50则表明没有接触。在本例中,当用户接触传感器时,其准确度和精密度与参考时钟的频率和驱动各种电容传感器的电流源的重复性有关。
图5所示是一种较理想的测量电容方法,它使用了高分辨率16位ADC和250kHz的激励源。激励源不断产生250kHz的方波,从而在电容传感器中产生电场以及能够穿透覆盖材料的磁通量。无论用户何时接触传感器,精密
16位ADC都能以lfF测量分辨率来检测。其无须外部控制元件并且自动校准,所以可确保不会发生由于温度或湿度变化引起虚假接触。
