四合院:我邊做科研邊吃瓜  第1000章 除了電氣,還有協議(先發一章)

類別: 都市 | 都市生活   作者:打小就清澈  書名:四合院:我邊做科研邊吃瓜  更新時間:2025-03-22
 
再想到這東西甚至能實現總線傳輸,一根線上掛接多個傳感器,這極大的節約了采集設備的接口數量,簡化了系統結構。

這是什么?這就是錢啊!

“老同學,你真是神了!”

高振東笑起來,能不神嘛,花旗電子工業協會嚴選,值得信賴!只是這年頭他們還沒制定這東西,那我老高就替國內搞工控的同志,先笑納了。

他順便給薛崇禮指了條路:“如果在研究過程中對器件有什么要求,可以和十二機部聯系一下。特別是1274和1218廠,或者有什么要求進口一點也是可以的。”

總的來說,用分立元件搭RS485的電路不難,這東西主要麻煩在要確定合適的規格,規格一旦確定,實現卻是沒有那么的麻煩。

“好嘞。”薛崇禮知道高振東這話的意思,是有了他做背書,自己去十二機部找人的話說話好使。

“這是硬件接口,至于軟件接口,來,你看看這個。你要負責在兩頭的單片機里實現這套傳輸協議。”

已經涉及到總線和傳輸規約了,不上單片機是搞不定的,其實很多數字傳感器可以看作是模擬傳感器加了片單片機,把采集參數轉換成數字之后,通過數字接口發送到下一級去,比如發送到這里要搞的數據采集傳輸設備去。

高振東這里并沒有選用在幾十年后工控上極為流行的ModBus協議,而是選了一個在水利上使用比較多的,非常小眾的協議。

SDI12,一種以ASCII碼為主的傳輸協議,除了因為總線的原因,需要對傳輸線執行電平升降的時序操作保證不沖突之外,其他能看到的東西全是ASCII碼,能在數據包里直接一眼就讀出數據是多少。

當然,現在ASCII碼并不叫ASCII碼,在國內叫“直讀數據交換編碼”。

SDI12相比起ModBus,最大的好處就是簡單得多,沒有ModBus那么多種模式和復雜的規定,用于簡單數據傳輸非常方便,由于采用ASCII碼傳輸,其表征精度幾乎是無限的,數據包也極度簡潔,雖然原版的SDI12有一個問題,其傳感器地址只用一個ASCII碼表示,地址容量有限,但是從‘1’‘9’、‘A’‘Z’、‘a’‘z’加起來其實也夠用了。

薛崇禮也是緊跟計算機發展的進度的,看著高振東給他的協議說明文件,贊不絕口:“嗯,這個好,簡單明了,數據包也不大。”

數據包不大,在這個年頭非常重要,單片機運行存儲器都是按字節計算,每一位搞單片機的同志都恨不得一位掰成兩半來用,可沒有幾十年后片內RAM動不動就按KByte計算那么豪橫。

SDI12沒有用常見的TLV(TopicLongValue,標題長度值)結構,那樣太長了,他的傳感器回復數據大致是這么個畫風。

“112345.6!”,純ASCII字符串。

‘1’是傳感器號,‘’號可以是正負號中的任意一個,后面是傳感器的值,‘!’是結束符,就這么簡單。

對于薛崇禮來說,SDI12的整套傳輸規約反而是相當簡單的,麻煩的是要操作RS485總線實現信號線上的時序信號完成啟動、握手、傳輸、結束的整個過程。

“數據的傳輸本身倒是很簡單,反而是時序信號麻煩一些。”薛崇禮道,但是他也知道,這已經是最簡單的了,老同學在這方面已經盡量擯棄了不必要的復雜功能。

高振東點點頭:“是的,不過你可以從簡單的開始做起,甚至在這個遠程串口總線上,你可以先實現數據的傳輸,時序信號什么的,放到后面來做。”

“這樣可以么?”作為還沒有對SDI12有深入研究的薛崇禮,對于這個東西的理解還沒有那么深。

“可以的,實際上數據傳輸這部分,本來就可以拎出來單獨用。反正你傳感器到數據采集終端是從主模式,實際上可以節省很多握手和沖突處理過程。你可以先做一個子集,再做全集嘛。”

實際上SDI12的簡化版,甚至是切割掉硬件握手規定之后的純數據傳輸部分,在后來大量被應用到土壤、水利、環保、氣象等領域,因為這東西原本是花旗環保局制定的。

其他同志聽他們兩對話有點像聽天書,但是薛崇禮卻是把高振東的話聽得有點明白了。

“主從模式下可以省略握手和沖突處理?”

高振東點點頭,畫了一個主從模式的總線掛接示意圖。

“你看這里,在這種模式下,能發起通信的只有作為主機的數據采集傳輸器,其他的傳感器都是在接收到對自己的詢問之后才會發起,這樣一來,握手和沖突處理就簡單多了,幾乎沒有太多需要處理的地方,唯一需要處理的,就是地址查詢指令,不要讓所有的傳感器同時回復地址就行,甚至在這種情況下,可以在主機端禁用掉地址查詢指令。”

高振東那能湊合就湊合的德性又上來了,這年頭的技術條件有限,有些東西能省則省,預留下升級空間就成。

“誒,這樣一來,果然簡單多了,等到我這里的幾個經驗和能力足夠了,再去搞更進一步的。”薛崇禮不傻,高振東這么一解釋,他就知道自己該做什么。

“對嘛,你可以先搞一個1.0版本出來,然后再向1.1、1.2更高版本完善,只要注意保持好向下兼容性就行,這樣前面搞出來的東西也不至于就浪費了。”

“好,我回去馬上就請領導組織隊伍,把這個事情搞起來。”薛崇禮信心十足。

侯處長也及時表態:“對,我們回去就報請院里加強一下力量,盡快把這套東西給搞出來,爭取能在半年內,就在重點水庫、大壩、堤壩等地用上第一批。”

半年……高振東想了想,點了點頭:“嗯,可以,不要超過半年。不一定上來就要搞數字傳感器,對于你們的用途,420mA的精度是足夠,對于大部分傳感器來說,這東西還便宜、簡單一些。”

薛崇禮記了下來,這話很及時,但是這有個新問題。

“可是420mA是支撐不了總線結構的,這樣一來,對采集器上的420mA通道數量就有了新要求啊,A/D轉換可不便宜。”420mA那是用一路就要多一路接口,一臺采集器上至少要24路這種接口才夠用。

高振東搖搖頭:“A/D轉換器一個就行啊,你們用數字電路控制多路繼電器開關,保證多路接口同時只有一路進入A/D轉換電路就行,接口又要不了幾個錢。比如你們用38譯碼器電路芯片,最多可以通過三路IO口控制八路模擬采集通道,而且能保證通道的唯一性。”

本來高振東想要他們找1218看看固態繼電器的,但是考慮到在這個問題上,暫時固態繼電器的電氣性能不如電磁繼電器,也就作罷。

對于高振東在這些方面信手拈來,薛崇禮是真真切切的感受到了自己和老同學之間的差距。

“啊,我明白了,嗯,這個我回去仔細琢磨琢磨。”

“嗯,行,這些細節問題相信你自己花點心思也能摸索出來。接下來,我們說一說水雨情的事情。”

侯處長對這個的發言權可就大多了,在來之前,他專門和院里搞水文的同志溝通過,當搞水文的同志聽說有辦法能在很短的時間內、以較低的代價取到雨量數據的時候,其興趣簡直達到了頂峰。

他們現在用的雨量數據,除了附近水文站、偶爾會有氣象局的雨量之外,就是大壩上有個人工觀測。

可是這種數據對于他們來說是不夠的,特別是越大的水庫,其流域集雨面積就越大,此時只是大壩上那一個點的雨量數據,對于水文情報預報意義不大,太過稀疏。

而水文站本身就是一個非常昂貴的設施,不可能修得到處都是。

侯處長現在還記得負責水文的同志的話:“要是能在幾分鐘之內,把流域范圍內的各點雨量數據拿回來,那我們的水庫調度就能走上一個新的篇章。”

所以他最感興趣的,就是雨量。

“高總,我們院里的同志對雨量計非常有興趣。能請你先說說這個么?”

高振東倒是無可無不可,反正采集傳輸設備都已經交代完了,剩下的幾種水雨情傳感器先說哪種都成。

“水利上,無人自動測報站我的建議是用翻斗雨量計。”

“翻斗雨量計?就是類似虹吸自計雨量計的那種。”

高振東搖了搖頭:“看起來像,其實測量原理完全不同。”

自計雨量計聽起來好聽,實際上就是把雨水收集起來,結合一個浮子,利用浮子帶動一支筆在一卷發條帶動的坐標紙上畫下雨量曲線。集水杯滿了,就通過虹吸原理自動排空,然后又從坐標紙縱軸底部重新開始。

就這,在這年頭已經算是先進設備,還有純靠人工觀測的。

“虹吸雨量計有個問題,不夠直觀,而且沒法直接得到累積雨量。翻斗雨量計通過采集設備自動計數,能夠解決這個問題。”

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