專利名稱：一種hart調(diào)制解調(diào)器及其數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及調(diào)制解調(diào)器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種HART調(diào)制調(diào)解器及其數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
HART調(diào)制解調(diào)器是基于HART協(xié)議的智能儀表及設(shè)備(如壓力變送器、溫度變送器、流量計、執(zhí)行器等)的組態(tài)/調(diào)試工具，可用于HART智能設(shè)備的生產(chǎn)組態(tài)、調(diào)試及現(xiàn)場管理、維護(hù)等。在實現(xiàn)本申請的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題目前的HART調(diào)制解調(diào)器通常采用串行通信接口，傳輸速度慢，且多數(shù)情況下不適合PC機(jī)，尤其是筆記本電腦的應(yīng)用，不利于技術(shù)維護(hù)人員現(xiàn)場對HART智能設(shè)備進(jìn)行檢修與維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供一種HART調(diào)制解調(diào)器及其數(shù)據(jù)通訊方法，以實現(xiàn)HART調(diào)制解調(diào)器通過USB接口與PC機(jī)之間的通信，技術(shù)方案如下本申請?zhí)峁┮环NHART調(diào)制解調(diào)器，包括供電電路、微處理器、HART調(diào)制解調(diào)電路和通用串行總線接口電路，其中所述通用串行 總線接口電路與所述微處理器相連，用于將接收到的上位機(jī)發(fā)送的信息傳輸給所述微處理器；所述微處理器與所述HART調(diào)制解調(diào)電路相連，用于將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路；所述HART調(diào)制解調(diào)電路，用于依據(jù)所述微處理器的控制信號，將接收到的信息進(jìn)行調(diào)制或解調(diào)；所述供電電路為所述微處理器、HART調(diào)制解調(diào)電路和所述通用串行總線接口電路提供工作電源。優(yōu)選的，所述微處理器采用型號為STC89C516RD+的單片機(jī)實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述HART調(diào)制解調(diào)電路采用型號為DS8500的HART調(diào)制解調(diào)器芯片實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述通用串行總線接口電路采用型號為CH375A的通用總線接口芯片實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述供電電路包括第一供電電路和第二供電電路，其中所述第一供電電路，直接通過上位機(jī)的通用串行總線接口電源向微處理器和通用串行總線接口電路提供5V的直流電壓；所述第二供電電路，用于將5V直流電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電壓，并將3. 3V直流電壓提供給HART調(diào)制解調(diào)電路。優(yōu)選的，所述第二供電電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路，第一濾波電容、第二濾波電容，其中所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端輸入有5V直流電壓，接地端連接OV接地端，輸出端輸出3. 3V直流電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于將5V直流電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電壓；所述第一濾波電容并聯(lián)在所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端和接地端之間，濾除從所述輸入端輸入的干擾信號；所述第二濾波電容并聯(lián)在所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端和接地端之間，濾除所述輸出端輸入的干擾信號。優(yōu)選的，上述的HART調(diào)制解調(diào)器，還包括連接在微處理器的串口發(fā)送端和HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸入端之間的5V電平至3. 3V電平轉(zhuǎn)換電路；所述5V電平至3. 3V電平轉(zhuǎn)換包括第一開關(guān)管、第一電阻和第二電阻，其中所述第一開關(guān)管的第一端連接3. 3V直流電源、第二端通過第二電阻連接地端，且所述第二端連接所述HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸入端，所述第一開關(guān)管的控制端通過第一電阻連接所述微處理器的串口發(fā)送端。優(yōu)選的，上述的HA RT調(diào)制解調(diào)器，還包括連接在所述微處理器的信號接收端和HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸出端之間的3. 3V至5V電平轉(zhuǎn)換電路，所述電路包括第二開關(guān)管、第三電阻、第四電阻和與非門，其中所述第二開關(guān)管的控制端通過所述第三電阻連接所述HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸出端，第一端通過所述第四電阻連接5V直流電源，且所述第一端連接所述與非門的輸入端，所述第二開關(guān)管的第二端連接接地端；所述與非門的輸出端連接所述微處理器的信號接收端。優(yōu)選的，上述的HART調(diào)制解調(diào)器，還包括連接在所述HART調(diào)制解調(diào)電路和HART智能設(shè)備之間的接口電路，所述接口電路包括共模扼流圈、電壓跟隨器、運算放大器、連接端子、第一隔直電路、濾波電路和第二隔直電路，其中所述共模扼流圈的原邊線圈的正極性端通過所述第一隔直電路連接所述HART調(diào)制解調(diào)電路的HARTOUT端，且所述正極性端通過所述第二隔直電路連接HART調(diào)制解調(diào)電路的 HARTIN 端；所述共模扼流圈的副邊線圈的正極性端通過所述濾波電路連接所述連接端子的第一端，所述副邊繞組的負(fù)極性端連接所述連接端子的第二端；所述跟隨器將產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓輸出至所述運算放大器的同相輸入端，所述運算放大器的反相輸入端通過反饋電路連接所述運算放大器的輸出端，且所述運算放大器的輸出端連接所述原邊線圈的負(fù)極性端。本申請還提供一種數(shù)據(jù)通訊方法，應(yīng)用于HART調(diào)制解調(diào)器，所述HART調(diào)制解調(diào)器至少包括通用串行總線接口電路、微處理器和HART調(diào)制解調(diào)電路，包括所述微處理器接收上位機(jī)通過所述通用串行總線接口電路發(fā)送的信息，并將所述信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行信號調(diào)制；所述微處理器向所述HART調(diào)制解調(diào)電路發(fā)送調(diào)制解調(diào)控制指令，所述調(diào)制解調(diào)控制指令用于控制所述HART調(diào)制解調(diào)電路對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制或解調(diào)；所述微處理器接收所述HART調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)處理后的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)通過所述通用串行總線接口電路轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)。
本申請還提供另一種數(shù)據(jù)通訊方法，應(yīng)用于與所述HART調(diào)制解調(diào)器通訊的上位機(jī)，包括選擇與所述HART調(diào)制解調(diào)器所要控制的HART智能設(shè)備相對應(yīng)的HART命令；解析所要發(fā)送HART命令，得到HART解析命令；通過通用串行總線電路向所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送所述HART解析命令；接收所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的信息，并對所述信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。由以上本申請實施例提供的技術(shù)方案可見，所述HART調(diào)制解調(diào)器設(shè)置有USB接口電路，通過USB接口電路與上位機(jī)進(jìn)行通訊，如此，HART調(diào)制解調(diào)器通過USB接口與PC機(jī)通訊，既能夠在現(xiàn)場利用PC機(jī)尤其能夠利用筆記本電腦對現(xiàn)場的HART智能設(shè)備進(jìn)行檢修與維護(hù)。而且，該HART調(diào)制解調(diào)器中的數(shù)據(jù)傳輸方法中添加有抗干擾處理技術(shù)的處理流程，因此，提高了 HART調(diào)制解調(diào)器的可靠性，降低了故障率。此外，所述HART調(diào)制解調(diào)器中的主要芯片的成本較低，因此所述HART調(diào)制解調(diào)器的成本低。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例一種HART調(diào)制解調(diào)器的電路示意圖；圖2為本申請實施例一種3. 3V供電電路的電路示意圖；圖3a為本申請實施例一`種5V到3. 3V的電平轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；圖3b為本申請實施例一種3. 3V到5V的電平轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；圖4為本申請實施例一種HART調(diào)制解調(diào)電路的電路示意圖；圖5為本申請實施例一種HART調(diào)制解調(diào)電路與HART智能設(shè)備之間的接口電路示意圖；圖6為本申請實施例一種數(shù)據(jù)傳輸方法流程圖；圖7為本申請實施例另一種數(shù)據(jù)傳輸方法流程圖；圖8為HART調(diào)制解調(diào)器與上位機(jī)及HART智能設(shè)備之間的信令流程圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。請參見圖1,示出了本申請實施例一種HART調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖,所述HART調(diào)制解調(diào)器包括HART調(diào)制解調(diào)電路1、USB (Universal Serial Bus，通用串行總線)接口電路2、微處理器3、供電電路4，其中所述USB接口電路2與微處理器3的I/O端口相連，同時，微處理器與HART調(diào)制解調(diào)電路I相連。供電電路4為所述USB接口電路2、微處理器3和HART調(diào)制解調(diào)電路提供工作電壓。其中，供電電路4包括5V供電電路和3. 3V供電電路，微處理器3和USB接口電路
2采用5V供電電路供電，HART調(diào)制解調(diào)電路I采用3. 3V供電電路供電。所述5V供電電路可以利用220V交流電壓經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓得到5V供電電源。優(yōu)選的，5V供電電路還可以直接利用PC機(jī)的USB接口電源，這樣，既滿足了 HART調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計需求，又大大節(jié)省了硬件的設(shè)計成本。所述HART調(diào)制解調(diào)器的工作過程如下上位機(jī)通過USB接口電路2向HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送信息，微處理器3從所述USB接口電路2中的緩沖區(qū)內(nèi)讀取信息，并將獲得的信息轉(zhuǎn)發(fā)給HART調(diào)制解調(diào)電路1，HART調(diào)制解調(diào)電路I在所述微處理器3的控制下對接收到的信息進(jìn)行調(diào)制處理，并將調(diào)制解調(diào)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至現(xiàn)場的HART智能設(shè)備；HART調(diào)制解調(diào)電路獲取現(xiàn)場的HART智能設(shè)備(如壓力變送器、溫度變送器、流量計等HART設(shè)備)的數(shù)據(jù)，對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理，并將得到的解調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給微處理器，微處理器將接收的所述解調(diào)數(shù)據(jù)通過USB接口電路轉(zhuǎn)發(fā)給所述上位機(jī)。綜上，所述HAR T調(diào)制解調(diào)器的通訊過程可知，本申請?zhí)峁┑腍ART調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)了上位機(jī)與HART調(diào)制解調(diào)器，以及HART智能設(shè)備之間的通訊，而且通過USB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本實施例中的微處理器采用STC89C516RD+的單片機(jī)實現(xiàn)，HART調(diào)制解調(diào)電路通過型號為DS8500的HART調(diào)制解調(diào)器芯片實現(xiàn)，USB接口電路采用型號為CH375A的USB接口芯片實現(xiàn)，這三種芯片的成本較低，因此本申請的HART調(diào)制解調(diào)器的成本低。此外，利用本實施例提供的HART調(diào)制解調(diào)器和配套的上位機(jī)即可實現(xiàn)對HART智能設(shè)備的管理、維護(hù)，由于本實施例提供的HART調(diào)制解調(diào)器具備USB接口通信功能，故所述上位機(jī)可以是PC機(jī)，尤其可以是筆記本電腦，從而實現(xiàn)了采用便攜設(shè)備(筆記本電腦和HART調(diào)制解調(diào)器)實現(xiàn)HART智能設(shè)備的管理、維護(hù)，與現(xiàn)有的HART手操器相比，具備成本低廉、故障率低、可靠性高、功能豐富的優(yōu)點。請參見圖2,示出了本申請3. 3V供電電路的結(jié)構(gòu)示意圖。3. 3V供電電路可以通過電壓轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)，將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V電壓為HART調(diào)制解調(diào)電路供電。3. 3V供電電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路100、電容026、027、028、029、030和C31。其中所述電壓轉(zhuǎn)換電路100可以通過LM1117芯片實現(xiàn)。所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸入端Vin輸入有5V直流電壓，輸出端Vout輸出3. 3V直流電壓，GND端連接接地端。所述電容C26和C27并聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸入端Vin與GND端之間，用于濾除從輸入端Vin輸入的干擾信號。第二濾波電容和C29并聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出端Vout與GND端之間，用于濾除從輸出端Vout輸入的干擾信號。
圖中的C28、C29、C30、C31、R10、DS2、RZ1和Rll起到濾波穩(wěn)壓的作用，濾除輸出端
的干擾信號，最終在電容C30上得到穩(wěn)定的3. 3V輸出電壓。本實施例提供的3. 3V供電電路通過電壓轉(zhuǎn)換芯片LM1117實現(xiàn)，將5V電壓轉(zhuǎn)換得到穩(wěn)定3. 3V電壓。輸出電壓穩(wěn)定。由于單片機(jī)的高電平信號為5V電平，而DS8500芯片的高電平信號為3. 3V電平，因此，需要將5V電平轉(zhuǎn)換為3. 3V電平。具體的，請參見圖3a，示出了一種5V電平至3. 3V電平的轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。所述轉(zhuǎn)換電路包括開關(guān)管Q1、電阻R21、R22，其中開關(guān)管Ql的第一端連接3. 3V直流電壓，第二端通過電阻R22連接接地端，控制端通過R21連接微處理器的串口發(fā)送端TXD。其中，所述開關(guān)管Ql可以通過三極管實現(xiàn)，所述第一端為三極管的集電極，第二端為三極管的發(fā)射極，控制端為三極管的基極。具體的工作過程為當(dāng)微處理器TXD端輸出為低電平時，所述三極管Ql截止，D_IN輸出低電平；當(dāng)微處理器TXD端輸出為高電平時，所述開關(guān)管Ql飽和導(dǎo)通，忽略三極管Ql集電極和發(fā)射極之間的壓降，則D_IN輸出為3. 3V電壓，從而實現(xiàn)了將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V電壓的過程。請參見圖3b，示出了一種3. 3V電平至5V電平的轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖，所述轉(zhuǎn)換電路包括開關(guān)管Q9、電阻R2 7、R28，以及與非門D1，其中，所述開關(guān)管Q9可以通過場效應(yīng)管實現(xiàn)，所述第一端為漏極、第二端為源極、控制端為柵極。所述場效應(yīng)管Q9的柵極G通過電阻R27連接DS8500芯片的數(shù)字信號輸出端D_OUT,源極S連接接地端，漏極D通過電阻R28連接5V直流電源，且漏極D經(jīng)過與非門Dl連接單片機(jī)的信號接收端HT_RxD。當(dāng)DS8500芯片的數(shù)字信號輸出端D_0UT輸出3. 3V高電平時，場效應(yīng)管Q9飽和導(dǎo)通，其漏極D的電位為0V，該OV電位經(jīng)過與非門D1，產(chǎn)生5V高電平，即單片機(jī)的HT_RXD端為+5V高電平信號，從而實現(xiàn)了 3. 3V電平準(zhǔn)換為5V電平的過程。當(dāng)DS8500芯片的數(shù)字信號輸出端D_0UT輸出低電平信號時，場效應(yīng)管Q9截止，其漏極D電位為5V，該5V電位經(jīng)過與非門Dl，產(chǎn)生低電平，即HT_RXD端為低電平信號。請參見圖4示出了本申請實施例一種HART調(diào)制解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。所述HART調(diào)制解調(diào)電路通過型號為DS8500的HART調(diào)制解調(diào)器芯片實現(xiàn)，該芯片滿足HART協(xié)議物理層規(guī)范要求，并且集成了 1200Hz/2200HzFSK信號調(diào)制、解調(diào)功能，且集成數(shù)字信號處理功能，故需要的外圍部件很少。輸入信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)采樣，然后進(jìn)行數(shù)字濾波/解調(diào)，確保在有干擾信號的環(huán)境下能夠進(jìn)行可靠的信號檢測。輸出數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)產(chǎn)生正弦波，并提供一路低噪信號，該低噪信號能夠在1200Hz和2200Hz之間連續(xù)切換。當(dāng)HART調(diào)制解調(diào)電路發(fā)送數(shù)據(jù)時，禁用接收電路，從而降低功耗，反之，當(dāng)HART調(diào)制解調(diào)電路接收數(shù)據(jù)時，禁用發(fā)送電路，從而降低功耗。具體的，圖4所示的電路，當(dāng)DS8500芯片接收到有效的FSK信號時，其載波檢測端OCD輸出3. 3V高電平信號，即三極管Q8的基極為高電平，此時三極管Q8的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，電阻R26上有電流流過，產(chǎn)生壓降，使得INTl端的電位下降，即INTl端產(chǎn)生一個下降沿脈沖信號至單片機(jī)，從而使單片機(jī)產(chǎn)生外部中斷。圖中其他器件均為DS8500正常工作所要求的標(biāo)準(zhǔn)外圍電路，此處不再贅述。請參見圖5，示出了本申請實施例一種HART調(diào)制解調(diào)電路與HART智能設(shè)備之間的接口電路不意圖。如圖所示，共模扼流圈BI濾除了信號線上的共模電磁干擾。圖中所有電容的作用均為隔離直流、濾波。共模扼流圈BI濾除了信號線上共模電磁干擾。U8A為跟隨器用于將
3.3 V電壓在R30上產(chǎn)生的壓降A(chǔ)VDD/2，傳輸至運算放大器U6B，進(jìn)而由運算放大器U6B將共模扼流圈BI負(fù)端的基準(zhǔn)電壓調(diào)制為AVDD/2。J3為連接端子，當(dāng)HART調(diào)制解調(diào)器和HART儀表通信時，J3的兩個端子分別串聯(lián)在HART儀表電源回路上的電阻的兩端。該電路的工作過程如下當(dāng)HART調(diào)制解調(diào)電路通過HARTOUT端發(fā)送FSK信號時，F(xiàn)SK信號通過第一隔直電路(電容C32、C33，電阻R13、R14)隔離直流信號后，傳輸至共模扼流圈BI的原邊線圈上，通過濾波電路(C36、C37)進(jìn)行濾波后傳輸至連接端子J3，最終由連接端子J3將FSK信號傳輸至HART智能設(shè)備中；當(dāng)HART調(diào)制解調(diào)電路通過HARTIN端接收FSK信號時，將HART智能設(shè)備發(fā)送的信號通過連接端子J3傳輸至共模扼流圈BI的原邊線圈上，并通過第二隔直電路(C35和C34)隔離直流信號后，傳輸至HART調(diào)制解調(diào)電路的FSK信號輸入端HARTIN。

相應(yīng)于上面的裝置實施例，本申請還提供一種數(shù)據(jù)通訊方法，應(yīng)用于HART調(diào)制解調(diào)器，請參見圖6，示出了一種數(shù)據(jù)通訊流程圖，所述方法應(yīng)用于HART調(diào)制解調(diào)器，所述HART調(diào)制解調(diào)器至少包括通用串行總線接口電路、微處理器和HART調(diào)制解調(diào)電路，所述包括以下步驟101，微處理器接收上位機(jī)通過所述通用串行總線接口電路發(fā)送的信息，并將所述信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行信號調(diào)制。通過所述USB接口電路接收所述上位機(jī)發(fā)送的信息，并存儲在USB接口電路中的緩存存儲器中。102，微處理向所述HART調(diào)制解調(diào)電路發(fā)送調(diào)制解調(diào)控制指令，所述調(diào)制解調(diào)控制指令用于控制所述HART調(diào)制解調(diào)電路對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制或解調(diào)。所述微處理器從USB接口電路的緩存存儲器中讀取所述信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路，同時微處理器向所述HART調(diào)制解調(diào)電路發(fā)送控制指令，控制指令用于控制所述HART調(diào)制解調(diào)電路對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信息。103，微處理器接收所述HART調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)處理后的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)通過所述通用串行總線接口電路轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)。本實施例提供的應(yīng)用于下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方法中添加了抗干擾技術(shù)的處理流程，因此，提高了本申請?zhí)峁┑腍ART調(diào)制解調(diào)器的可靠性，且故障率低。請參見圖7，示出了另一種數(shù)據(jù)傳輸流程圖，所述方法應(yīng)用于與HART調(diào)制解調(diào)器配套的上位機(jī)，所述方法包括以下步驟201，選擇與所述HART調(diào)制解調(diào)器所要控制的HART智能設(shè)備相對應(yīng)的HART命令。HART智能設(shè)備的種類繁多，不同類型的HART智能設(shè)備采用的HART命令不完全相同，且不同廠家生產(chǎn)的相同類型的HART智能設(shè)備采用的HART命令也不完全相同，因此，上位機(jī)需要選擇與HART智能設(shè)備相對應(yīng)的HART命令。所述上位機(jī)的軟件中包含有多種HART產(chǎn)品的主流命令，而且設(shè)計有命令擴(kuò)充功能，用戶在使用上位機(jī)、HART調(diào)制解調(diào)器對HART智能設(shè)備進(jìn)行管理、維護(hù)時，需要首先選擇HART智能設(shè)備的類型，在HART通信時，若上位機(jī)的軟件中沒有包含所需要的HART命令時，用戶可以手動添加命令進(jìn)行擴(kuò)充，從而擴(kuò)大了HART調(diào)制解調(diào)器的適用范圍。202，解析所要發(fā)送HART命令，得到HART解析命令。具體實施時，將所述HART命令進(jìn)行解析、打包處理，得到HART解析命令。203，通過USB接口電路向所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送所述HART解析命令及信息。204，接收所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的及信息，并對所述信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。請參見圖8示出了 HART調(diào)制解調(diào)器與上位機(jī)及HART智能設(shè)備之間的信令流程圖。301，上位機(jī)選擇與所述HART智能設(shè)備相對應(yīng)的HART命令，并解析所要發(fā)送HART命令，得到HART解析命令。對HART命令進(jìn)行解析、打包處理，得到HART解析命令。302，上位機(jī)通過通用串行總線電路向所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送所述HART解析命令；303, HART調(diào)制解調(diào)器接收上位機(jī)通過所述通用串行總線接口發(fā)送的HART解析命令及信息，并對所述信息進(jìn)行調(diào)制處理，得到調(diào)制信息。

具體的，HART調(diào)制解調(diào)器包括微處理器、HART調(diào)制解調(diào)電路和USB接口電路，通過所述USB接口電路接收所述上位機(jī)發(fā)送的信息，并存儲在USB接口電路中的緩存存儲器中。所述微處理器從USB接口電路的緩存存儲器中讀取所述信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路，同時微處理器向所述HART調(diào)制解調(diào)電路發(fā)送控制指令，控制指令用于控制所述HART調(diào)制解調(diào)電路對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信息。304，HART調(diào)制解調(diào)器將所述調(diào)制信息發(fā)送給HART智能設(shè)備。305, HART智能設(shè)備對所述調(diào)制信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。306，HART智能設(shè)備向HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送需要上傳的數(shù)據(jù)。307，HART調(diào)制解調(diào)器對接收到的HART智能設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理，得到解調(diào)信息。具體實施時，所述HART調(diào)制解調(diào)電路依據(jù)所述微處理器發(fā)送的控制指令對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理，得到解調(diào)信息。308, HART調(diào)制解調(diào)器將所述解調(diào)信息通過USB接口發(fā)送給上位機(jī)。309，接收所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的信息，并對所述信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。以上所述僅是本申請的具體實施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，包括供電電路、微處理器、HART調(diào)制解調(diào)電路和通用串行總線接口電路，其中 所述通用串行總線接口電路與所述微處理器相連，用于將接收到的上位機(jī)發(fā)送的信息傳輸給所述微處理器； 所述微處理器與所述HART調(diào)制解調(diào)電路相連，用于將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路； 所述HART調(diào)制解調(diào)電路，用于依據(jù)所述微處理器的控制信號，將接收到的信息進(jìn)行調(diào)制或解調(diào)； 所述供電電路為所述微處理器、HART調(diào)制解調(diào)電路和所述通用串行總線接口電路提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述微處理器采用型號為STC89C516RD+的單片機(jī)實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述HART調(diào)制解調(diào)電路采用型號為DS8500的HART調(diào)制解調(diào)器芯片實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述通用串行總線接口電路采用型號為CH375A的通用總線接口芯片實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述供電電路包括第一供電電路和第二供電電路，其中 所述第一供電電路，直接通過上位機(jī)的通用串行總線接口電源向微處理器和通用串行總線接口電路提供5V的直流電壓； 所述第二供電電路，用于將5V直流電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電壓，并將3. 3V直流電壓提供給HART調(diào)制解調(diào)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述第二供電電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路，第一濾波電容、第二濾波電容，其中 所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端輸入有5V直流電壓，接地端連接OV接地端，輸出端輸出3. 3V直流電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于將5V直流電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電壓； 所述第一濾波電容并聯(lián)在所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端和接地端之間，濾除從所述輸入端輸入的干擾信號； 所述第二濾波電容并聯(lián)在所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端和接地端之間，濾除所述輸出端輸入的干擾信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括連接在微處理器的串口發(fā)送端和HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸入端之間的5V電平至3. 3V電平轉(zhuǎn)換電路； 所述5V電平至3. 3V電平轉(zhuǎn)換包括第一開關(guān)管、第一電阻和第二電阻，其中 所述第一開關(guān)管的第一端連接3. 3V直流電源、第二端通過第二電阻連接地端，且所述第二端連接所述HART調(diào)制解調(diào)電路的信號輸入端，所述第一開關(guān)管的控制端通過第一電阻連接所述微處理器的串口發(fā)送端。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括連接在所述微處理器的信號接收端和HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸出端之間的3. 3V至5V電平轉(zhuǎn)換電路，所述電路包括第二開關(guān)管、第三電阻、第四電阻和與非門，其中所述第二開關(guān)管的控制端通過所述第三電阻連接所述HART調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)字信號輸出端，第一端通過所述第四電阻連接5V直流電源，且所述第一端連接所述與非門的輸入端，所述第二開關(guān)管的第二端連接接地端； 所述與非門的輸出端連接所述微處理器的信號接收端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括連接在所述HART調(diào)制解調(diào)電路和HART智能設(shè)備之間的接口電路，所述接口電路包括共模扼流圈、電壓跟隨器、運算放大器、連接端子、第一隔直電路、濾波電路和第二隔直電路，其中 所述共模扼流圈的原邊線圈的正極性端通過所述第一隔直電路連接所述HART調(diào)制解調(diào)電路的HARTOUT端，且所述正極性端通過所述第二隔直電路連接HART調(diào)制解調(diào)電路的HARTIN 端； 所述共模扼流圈的副邊線圈的正極性端通過所述濾波電路連接所述連接端子的第一端，所述副邊繞組的負(fù)極性端連接所述連接端子的第二端； 所述跟隨器將產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓輸出至所述運算放大器的同相輸入端，所述運算放大器的反相輸入端通過反饋電路連接所述運算放大器的輸出端，且所述運算放大器的輸出端連接所述原邊線圈的負(fù)極性端。
10.一種數(shù)據(jù)通訊方法，應(yīng)用于HART調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述HART調(diào)制解調(diào)器至少包括通用串行總線接口電路、微處理器和HART調(diào)制解調(diào)電路，包括 所述微處理器接收上位機(jī)通過所述通用串行總線接口電路發(fā)送的信息，并將所述信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述HART調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行信號調(diào)制； 所述微處理器向所述HART調(diào)制解調(diào)電路發(fā)送調(diào)制解調(diào)控制指令，所述調(diào)制解調(diào)控制指令用于控制所述HART調(diào)制解調(diào)電路對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制或解調(diào)； 所述微處理器接收所述HART調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)處理后的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)通過所述通用串行總線接口電路轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)。
11.一種數(shù)據(jù)通訊方法，應(yīng)用于與所述HART調(diào)制解調(diào)器通訊的上位機(jī)，其特征在于，包括 選擇與所述HART調(diào)制解調(diào)器所要控制的HART智能設(shè)備相對應(yīng)的HART命令； 解析所要發(fā)送HART命令，得到HART解析命令； 通過通用串行總線電路向所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送所述HART解析命令； 接收所述HART調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的信息，并對所述信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。
全文摘要
本申請公開了一種HART調(diào)制解調(diào)器及其數(shù)據(jù)傳輸方法，所述HART調(diào)制解調(diào)器包括供電電路、微處理器、HART調(diào)制解調(diào)電路和USB接口電路，通過USB接口電路與上位機(jī)進(jìn)行通訊，如此，HART調(diào)制解調(diào)器通過USB接口與PC機(jī)通訊，既能夠在現(xiàn)場利用PC機(jī)尤其能夠利用筆記本電腦對現(xiàn)場的HART智能設(shè)備進(jìn)行檢修與維護(hù)，而且，該HART調(diào)制解調(diào)器中的數(shù)據(jù)傳輸方法中添加有抗干擾處理技術(shù)的處理流程，因此，提高了HART調(diào)制解調(diào)器的可靠性，降低了故障率。此外，所述HART調(diào)制解調(diào)器中的主要芯片的成本較低，因此所述HART調(diào)制解調(diào)器的成本低。
文檔編號H04L27/00GK103067324SQ201210593499
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者梁偉成, 黃云彪, 劉君, 趙俊杰, 艾軍 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司