工业控制中无线数据传输成为主流

　　在工业控制现场， 常常需要采集大量的现场数据，并将这些数据传输到主机进行处理，将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作当数据采集点处于运动状态，或者所处的环境不允许铺设电缆，采集设备必须与终端设备分离，此时只能通过无线方式进行数据传输随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。基于此，设计了一个无线数据传输系统，它应用PIC16F877单片机控制无线数字传输芯片nRF24L01 ,通过无线方式进行数据双向传输。工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。

　　1.系统总体结构设计

　　图1为系统设计总体框图。此无线数据传输系统主控制芯片采用PIC16F877微处理器，它负责控制无线芯片L01，实现数据的无线传输。为了进行多通道的数据采集，这里采用10片A/D进行分时采样，在与计算机的通讯方面，系统采用USB芯片通过USB口将无线接收数据送入计算机，并存储在一个二进制文件内，当传输完毕后，运行VB读数软件，可将采集的信号读出以供分析。

　　

　　

    2.系统硬件设计

　　2.1 数据采集部分

　　数据采集部分主要由传感器、低通滤波放大器、A/D以及CPLD组成，电源管理则主要为各个芯片提供合适工作电压，并为CPLD提供1MHZ主时钟输入。此系统采用10片AD7492，可进行10路模拟信号的采样。CPLD主要控制10片A/D的采样和读数时序，采样率由CPLD内部分频器和无线传输率大小决定。如图2所示。系统上电后，CPLD便检测其引脚Trigger端，当出现上升沿时， D触发器输出高电平，打开与非门，Convast就会输出1KHz信号，A/D采样开始。

　　2.2 无线传输部分

　　数据传输主要利用PIC16F877单片机对无线射频芯片L01的控制实现的。nRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段，工作电压为1.9V～3.6V，工作温度为- 40℃～+ 85℃，有多达125个频道可供选择，通信速率2Mbit/s ,具有自动应答和重发功能，其工作参数全部通过芯片状态字配置，而这些配置字是由PIC16F877通过SPI[1]访问L01的。

　　工作模式 ：CE，CSN，SCK，MOSI，MISO，IRQ这6个管脚为该芯片的控制引脚。微处理器通过对这6个引脚的控制就可以决定该芯片的工作模式。为“101”处于发射模式，为“1X0”时处于空闲模式1，为“0XX”时处于掉电模式。

　　增强型ShockBurst技术：L01融进了增强型ShockBurst技术，该项技术使得双向通信协议变得简单。在一个典型的双向通信中，接收方在收到发射方的数据时，将会向发射方回传一个应答信号.

　　数据通道：当L01处于接收状态时，它可以接收来自6个不同通道的数据。一个配置为接收模式的L01可以和6个配置为发射模式下的L01进行通信，接收机可以根据它们的通道地址进行区分。通道0有一个40位的地址，通道1—5则共享高32位地址，只是低8位不同。处于接收状态下的L01在回传应答信号时，将利用该接收通道的地址作为发射应答信号的发射地址。

　　数据包描述：“1字节字头 + 3～5字节地址 + 9Bit标志位 + 1～2字节CRC”。 当L01要发送数据时，微控制器要先把地址和有效数据写入L01缓存区，然后由L01自动产生字头和CRC校验码，之后再发射出去。

　　2.3 USB接口设计

　　系统采用USB芯片FT245，由单片机控制读写操作。FT245提供了一些状态标志位（RXF，TXE）供单片机查询，以便让单片机发读写脉冲执行读写操作，控制非常简单。

　　3  总结

　　本实验的测试时为了在工业控制中可以更好的去处理数据，对于在工业中的运用起着很主要的作用，这个系统的设计主要着重于系统的使用灵活、成本低廉的优点，还可以更加简易的使用到无限监测系统中，这种模式正是以后发展的方向。