无线RS232数据采集系统的开发与应用

孙晶晶

一个典型的数据采集系统由检测仪、RS232通讯接口、RS232通讯总线、RS485-RS232转换器、上位计算机等组成、数据采集仪通过RS232总线向上位机传送数据。本项目研究的是将RS232总线转换为无线传输模式，即实现无线RS232数据采集系统。在很多控制系统中一涉及到传统的采集必然要投入大量的人力和物力进行布线。无线RS232数据采集系统具有低功耗、高可靠性、多信道、高抗干扰能力和低误码率等优点，可实现点到点或点到多点得数据通讯，节约了人力物力。

一、研究开发方案及技术路线

1.硬件连接

对一个具有RS232接口的检测仪器，如果用TX表示设备端口上数据发送（数据离开功能块）的端子，用RX表示设备端口上数据接收（数据进入功能块）的端子，则设备A与设备B之间可通过RS232串口总线连接起来。

如果将串口连线也看成一个两端口的设备并把这两个端口的端子做标注，则两个设备通过方框内的连线进行串口通讯的连接如图1所示。

如果用无线数传模块替代串口连接线，则设备A与设备B之间的通信连接如图2所示。

对比图1与图2可以看出如果将两个无线模块组成的无线信道也看成是一个两端口的设备，则对设备A与设备B而言，串口通讯时有线连接与无线连接的端子对应关系是一样的。

2.无线与有线连接的区别

用无线信道替代有线连接后的通信程序与有线连接下的通信程序的编制基本相同，不同点只有如下三点。在注意以下三点的基础上使用无线数传模块时我们可以把两个无线模块组成的系统视为一段连线。

①有线连接的通讯程序中串口帧格式、串口速率可任意设置。连接线本身对上述两个参数无任何限制。

数传模块的串口帧格式、串口速率为一固定值，串口帧格式可设置成（1，8，1）或（1，9，1）。串口速率为固定的如F49P的速率是9600bit/s、D21DM模块的速率是1200bit/s。使用无线模块的通信程序在这两个参数上应与模块一致。

②如果是设备A发出数据，设备B接收数据。有线连接时发端发出数据的时刻与收端收到数据的时刻无时间间隔（间隔时间很小，可忽略不计）。

因为无线模块在发送数据时要进行收发转换及时钟同步，无线通信时设备A发出数据的时刻与设备收到数据的时刻有时间间隔。这个时间间隔就叫延时时间记为T。如F49P的T为8ms，D21DM的T为138ms。

若用户使用的上位机是有固定通信程序的设备，则要看通信程序中等待时间的余量是否超过T=16ms。若超过则不用更改通信程序。若不超过则要更改通信程序使等待时间的余量超过T=16ms。绝大多数的有固定通信程序的设备的等待时间的余量都超过T=16ms。

③有线连接时串口通信是全双工

二、应用实例

本文以无线RS232水位采集系统的应用为例，介绍无线RS232通讯的应用实际过程。

1.硬件部分

无线RS232水位采集系统的硬件部分由带RS232接口的水位仪、无线收发模块、上机机等组成，其组成框图如图5所示。

无线模块：无线数传模块采用上海桑锐电子科技有限公司生产的SRWF-501-50模块，其主要特点是利用两个无线通讯模块（假定模块1为W1，模块二为W2）分别接入上位机（电脑）与下位机（现场水位仪），利用模块他语言开发。

本次软件系统的开发用了两种开发工具，一种用VB开发制作而成，另一种用组态软件MCGS开发而成。

由于MCGS软件的局限性，没有即时数据表格控件，相比较还是用VB开发的系统使用起来更加简便。

使用VB开发软件过程中需注意：读取水位仪数据过程中应给出延时时间，如果多台水位仪采集数据，延时相应增加。

三、结语

传统的RS232总线的通信方式中传输距离是有限制的，有线的传输距离大概只有10～15m，在检测系统中采用无线收发模块代替传统的RS232通信线的，而无线模块的通信是半双工的。

既然无线模块发射数据时模块不能接收数据，接收数据时模块不能发射数据。因此在通信编程时应将收发的时间错开。

一般问答式的通信程序收发的时间均是错开的。

3.点对多点连接

通常自动化控制系统采用点对多点的通信方式，在点对多点的通信方式中若用有线RS232连接,所有从设备连接在RS232通信总线上,连接示意图如图3所示。

若用无线数传模块替代有线连接即采用无线RS232通信方式，所有从设备与主设备的连接关系变成点到多点的连接方式，如图4所示。之间实现无线通讯。下位机（水位仪）直接与无线模块相（W1）连接，与下位机相接的无线模块（W1）内置有9针连接器，其中有两端是电源端（连接器的1、2端），供电是通过内置的一个5V电源来提供，另有两端（连接器的6、7针）与现场水位仪的AB端相连。上位机（电脑）与另一模块（W2）相连，上位机的无线模块通过电脑USB口供电并接入电脑232端口，这样连接即可实现上下位机之间的无线水位通讯。

SRWF-501-50模块的特点是接口的速率是固定的，这是由硬件决定的，校验方式可以通过连接器的条线来实现。

2.软件开发

上位机软件可采用VB、VC或其路，根据无线模块的功率大小传输距离可以大大提高。

无线数据采集系统的数据采集是利用两个无线数传模块进行通讯的，无线数传模块在国内外应用非常广泛，它适用于点对点、一点对多点、多点对多点的无线数据传输系统，如电力负荷监控、配网自动化、水文水情测报、自来水管网监测、城市路灯监控、防空警报控制、铁路信号监控、铁路供水集中控制、输油供气管网监测、GPS定位系统、远程抄表、污水处理等工业自动化系统。

相信随着电子技术和通信技术的不断进步与发展，无线数传模块必将会得到越来越广泛的应用■