接口設備

遠程輸入設備硬件設計

基于Modbus_RTU（Modicon公司開發(fā)的一種通信協(xié)議）的遠程輸入輸出接口的硬件電路框圖如圖5所示。硬件電路主要包括處理器（單片機）、輸入輸出隔離器件和RS485收發(fā)器三個部分。

單片機是輸入輸出接口設備的核心，其接收來自總線的數(shù)據(jù)命令，根據(jù)命令的形式，控制相應的端口輸出或將采集到的端口信息進行回復。單片機的電路部分又可以分為電源、晶振、看門狗三個部分，電源是數(shù)字電路工作的必須部分，通常單片機的電源是一個降壓穩(wěn)壓電路，通用單片機的工作電壓一般為3.3V或5V，而普通開關電源或AC-DC模塊的輸出電壓一般為12V或24V，所以需要降壓。為了保證單片機工作的穩(wěn)定，需要在降壓器件的輸出側加穩(wěn)壓二極管和電容，以保證電壓的穩(wěn)定和降低紋波。晶振為單片機工作提供時基，晶振分為內部晶振和外部晶振兩種，外部晶振具有更好的精度和穩(wěn)定性。單片機工作在工業(yè)環(huán)境中，容易受到各種干擾，會導致控制程序出現(xiàn)異常，看門狗電路可以將出現(xiàn)異常的程序及時拉回到正常狀態(tài)，防止出現(xiàn)事故?？撮T狗的原理是定時接收單片機發(fā)出的周期信號，當一定時間內沒有收到周期信號后，將單片機熱復位，讓程序重新運行，而這個過程單片機的RAM不會發(fā)生改變，保證控制功能可以繼續(xù)。

在工業(yè)控制環(huán)境中，各種干擾會沖擊傳輸線路，這就需要對單片機的端口進行隔離，將干擾阻擋在隔離器件之外，首先保證單片機的安全。常用的隔離器件有光耦和磁耦，光耦傳輸速率相對較低，可以在輸入輸出端口隔離中使用，磁耦的傳輸速率相對較高，可以在通信隔離中使用。

遠程輸入設備軟件設計

軟件設計流程圖如圖6所示。

初始化部分主要完成單片機的初始配置，包括晶振的設置、定時器的設置、Modbus_RTU協(xié)議棧的設置和端口的輸入輸出設置。采集端口信息部分完成對單片機輸入端口的電平采集，端口的電平狀態(tài)需要進行濾波，防止狀態(tài)出現(xiàn)頻繁跳動，濾波采用平均濾波法，即在一定時間內采集數(shù)次端口的電平，數(shù)次電平一致，則認為電平已穩(wěn)定，將穩(wěn)定的電平值定期存儲在Modbus_RTU寄存器中，以備Modbus主站讀取。Modbus數(shù)據(jù)處理部分采用中斷的形式，當總線上收到來自主站的命令時，觸發(fā)一次中斷，置中斷標識。在中斷處理程序中，首先判斷收到的命令是讀命令還是寫命令，如果是讀命令，則根據(jù)Modbus_RTU協(xié)議規(guī)則，把主站想要讀取的寄存器的值回復給主站，如果是寫命令，則改變相應的寄存器的值，進而根據(jù)內部寄存器與外部端口的映射關系，將相應的單片機端口置位。

整個軟件設計實現(xiàn)了主站對遠程輸入輸出接口設備的輸入口信息的采集和主站對遠程輸入輸出接口設備的輸出口的控制，主站具有總線控制權，可以隨時采集端口信息和控制端口輸出。

外接式設備：外接硬盤、外接式光驅、MO機、讀卡機。

數(shù)字影音播放器：iPod早期版本只有FireWire界面，從2003年發(fā)售的第三代開始支持USB界面，2005年9月開始發(fā)售的第一代iPodnano和第五代的iPod只有支持USB傳輸，F(xiàn)ireWire僅可用在充電。

工業(yè)用CCD相機：工業(yè)用為了防止接頭松脫，接頭的部份略有差異。

軍機：在軍機上被要求重量要盡量減輕。IEEE 1394b使用當做F-22猛禽戰(zhàn)斗機上的總線，同時也使用在F-35上。

航天飛機：NASA的航天飛機也用它來監(jiān)視可能在降落時撞擊到的碎片（泡沫、冰塊）。

DV：所有的數(shù)字攝影機都有一個火線的界面，但消費品牌已經轉向USB。許多數(shù)字攝影機都有一個DV-輸入的火線連接器（通常都是6-pin的），可以直接連接數(shù)字攝影機來記錄影片（不需使用計算機）。這個傳輸協(xié)議允許被遙控，如播放、倒轉...等。