用RS—232接口測試電力通訊規(guī)約

賀建忠++李權

摘 要：近年來，隨著電網(wǎng)設備向網(wǎng)絡化和智能化的發(fā)展，更加先進的自動化系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，給電力自動化的維護及應用提出了更多的要求。掌握設備間的數(shù)字通訊技術，是維護自動化設備的基礎，通過實踐測試進一步了解和掌握數(shù)字通訊技術；加深理解通訊接口與規(guī)約的關系；增加對自動化設備擴展應用的實踐積累。

關鍵詞：串口調(diào)試；PC機；串行通訊；RS-232

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0180-02

近年來，工控PC機以其優(yōu)越的性價比和豐富的軟件資源成為自動化設備的主流機種。在電力系統(tǒng)得到廣泛的應用，自動化系統(tǒng)的集中管理需要對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集統(tǒng)計，同時又要求對現(xiàn)場設備進行實時控制，完成各種規(guī)定操作，達到集中管理的目的?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡技術的一個突出特點，就是使電網(wǎng)系統(tǒng)中的所有設備連接成網(wǎng)，在一個核心軟件管理下實現(xiàn)遠程監(jiān)控（4遙、5遙），形成一個有機的整體。這樣的網(wǎng)絡監(jiān)視控制系統(tǒng)，極大的提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。完成數(shù)據(jù)采集是通過計算機數(shù)據(jù)通訊完成的，要維護和擴展自動化系統(tǒng)的應用，必須熟悉數(shù)字通訊原理和實施過程，未來以網(wǎng)絡為核心的分布式多點系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。因此用最簡單的測試手段檢測智能的通訊規(guī)約具有重要的現(xiàn)實意義。

1 實現(xiàn)RS232通訊的條件

測試計算機串口通訊的基本條件：一臺帶有RS232接口的電腦、一個能插入電腦RS232口的接頭和串口測試軟件。

1.1 硬件定義

串行口也是計算機的一種標準接口，PC機一般至少有兩個串行口Com1和Com2。串行口不同于并行口，它的數(shù)據(jù)和控制訊息是一位接一位在一根傳輸線上傳送的，這樣串行口較并行口能夠進行遠距離傳送信息。串行口通常使用9針D形連接器，有些老式則使用25針D形連接器。

由于CPU與接口間按并行方式傳輸，接口與外設之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式轉(zhuǎn)換成并行方式，由發(fā)送移位寄存器把并行方式轉(zhuǎn)換成串行方式。完成這種轉(zhuǎn)換功能的電路叫做通用異步收發(fā)機UART。

目前RS-232是PC機與通訊工業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在5V～15V，負電平在-5V～-15V；在接收數(shù)據(jù)時，接收器的典型工作電平是3V～12V和-3V～-12V。串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送數(shù)據(jù)針腳就能實現(xiàn)，其接口定義如圖1所示。（引腳說明：1-CD載波檢測、2-RXD接收數(shù)據(jù)、3-TXD發(fā)送數(shù)據(jù)、4-DTR數(shù)據(jù)終端、5-GND地、6- DSR通信設備準備好、7-RTS請求發(fā)送、8-CTS允許發(fā)送、9-RI響鈴指示器）。

（1）關于直連線與交叉線：直連線用于兩邊設備的接口定義不同的情況，比如RS232，標準的DTE與DCE設備，就可以直連，即DTE的1腳和DCE的1腳可以直接相連，因為DTE與DCE的引腳定義不同，如DTE的2腳發(fā)正好對應著DCE的2腳收，這才是可以直連的原因，這才有了直連線。而交叉線指的是，兩邊設備接口定義相同，那么必須設備A的2腳發(fā)對應設備B的3腳收，這樣做成的線就是交叉線，現(xiàn)在兩臺計算機的網(wǎng)口用網(wǎng)線相連，需用交叉線，因為接口定義相同，但現(xiàn)在的網(wǎng)卡具有自適應功能，能夠認出連接的線是直連線還是交叉線，自動完成通訊。RS232的db9接口的連接線包括三種公對母線，公對公，和母對母線。注意，這三種連接線都分別有交叉線和直連線，所以總共有6中連接線。下邊的一個示例為母對母交叉線。圖2是常有兩種連接。

（2）區(qū)分電路中母頭和公頭的符號：公頭為插針，母頭為插孔，但有時畫的不夠明確，最好是根 據(jù)引腳號的順序進行判斷，大頭那一側5個引腳，若引腳1到5為從左到右的順序則為公頭，反之1到5為從右到左的順序則為母頭。公頭與母頭插在一起時，兩者同號引腳會對插在一起。

（3）標準RS-232串口主要的3個引腳號2，3，5：pin2-RX，pin3-TX，pin5-GND。

（4）連接線連接好兩個設備的串口后應保證兩個串口引腳以匹配方式連接，即發(fā)送（pin3）對接收 （pin2），地對地（pin5）。而直連線同引腳號相連，故其兩端必有一個是非標準接口，另一個是標準接口。交叉線內(nèi)部已做交叉匹配，故其兩端可同為標準接口。

（5）直連線兩端的接頭同號引腳直接相連，用于連接標準接口和非標準接口的兩個設備，交叉線兩端接頭發(fā)送與接收交叉相連，用于連接兩個都是標準接口的設備。

（6）設備上的RS-232端口可以是公頭或母頭，電腦端口都是公頭。所以電腦與外設之間連接可以是 交叉線或是直連線。電腦與電腦之間連接則只能是交叉線，外設與外設之間連接則可能是交叉線或直連線。

1.2 測試軟件

常見的測試軟件有很多，可以網(wǎng)上下載串口調(diào)試助手、com調(diào)試工具等，也可自己編寫簡單的串口通訊代碼。測試用現(xiàn)成的串口調(diào)試助手比較方便，多數(shù)為綠色軟件無需安裝，體積小使用方便，界面簡單易操作易理解，能滿足大多數(shù)規(guī)約測試。

2 規(guī)約測試

2.1 接口調(diào)試

首先，要在電腦上拷貝好串口調(diào)試程序，找到串口調(diào)試程序的目錄雙擊即可運行。運行前要確定RS-232插頭對應那個com。斷接RS-232頭的2針和3針，并插入電腦的串口。如果不確定對應在com幾上，可查看電腦設備管理器中的串口com1.com2.com3等一共有幾個見圖3。

啟動串口調(diào)試程序，如果找不到正確的com口，在串口下拉選項中選擇不同的com，直到選到的com能正確打開，見圖4。

其他參數(shù)設置見圖5。端口設置完成后在發(fā)送區(qū)輸入“hello”（不含雙引號，可輸入除漢字以外的文本）單擊“手動發(fā)送”，接收區(qū)同時顯示“hello”，如果斷開RS-232頭的2，3針，再次單擊“手動發(fā)送”測試接收區(qū)不會顯示“hello”，說明該com口調(diào)試成功，已具備接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。

2.2 通訊協(xié)議測試

將RS-232接口中的2，3，5針分別與被測試設備RS-232接口的3，2，5針連接，這時就完成了測試系統(tǒng)的連接。

（1）用modbus協(xié)議，讀取18b20溫度傳感器模塊數(shù)據(jù)，18b20定時發(fā)送檢測到的溫度數(shù)值，串口循環(huán)讀取。

（2）連接10KV柱上開關智能保護單元串口，用101規(guī)約讀取遙測、遙信數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)完全正確。

3 結語

兩臺或多臺設備之間要通訊，必須有硬件和軟件的支持。硬件包括信道及通訊接口，軟件就是各種規(guī)約了。測試證明在RS-232串口上可用不同的通訊規(guī)約實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。只要通過pc的串口連接智能設備的串口，使用連接設備的通訊規(guī)約，就能實現(xiàn)PC與智能單元的數(shù)據(jù)通訊。利用這種方法在實際工作中能提高智能設備通訊規(guī)約的檢測效率，大大節(jié)約購買專用檢測設備的成本。