DT2電子經(jīng)緯儀串行端口技術(shù)

楊永忠

【摘 要】實(shí)現(xiàn)自動化是各行業(yè)不斷努力的方向。20年前，工程測量用的經(jīng)緯儀逐漸從機(jī)械式升級為電子式，DT2電子經(jīng)緯儀就是與光學(xué)相結(jié)合的電子式測量設(shè)備，是早期電子經(jīng)緯儀的代表。與傳統(tǒng)經(jīng)緯儀不同的是它提供了串行通訊端口，通過端口可以方便的連接計(jì)算機(jī)并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本文著重介紹DT2電子經(jīng)緯儀串行通訊口的特點(diǎn)、參數(shù)以及在自動化中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】自動化 串行通訊 經(jīng)緯儀

1 前言

隨著技術(shù)不斷升級，帶數(shù)據(jù)傳輸端口的經(jīng)緯儀逐漸成為主流。日本SOKKIA公司的DT2電子經(jīng)緯儀就是早期的代表。與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀最大的不同就是它提供了一個(gè)RS-232串行端口。在了解了該設(shè)備的端口特性后可以方便的與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，通過開發(fā)的軟件記錄及處理數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)測量自動化。

2 特點(diǎn)及參數(shù)

DT2經(jīng)緯儀串口通訊參數(shù)及特點(diǎn)如下：

（1）儀器安裝水平度未達(dá)到要求不傳輸數(shù)據(jù)；

（2）工作電壓不正常時(shí)數(shù)據(jù)傳輸及正確性得不到保證；

（3）傳輸距離超過15米時(shí)數(shù)據(jù)傳輸及正確性得不到保證；

（4）工作環(huán)境存在強(qiáng)烈的電氣干擾時(shí)數(shù)據(jù)傳輸及正確性得不到保證；

（5）不提供硬件上的流量控制；

（6）輸出數(shù)據(jù)樣式：0000000 0000000 0000000；

（分別表示方位及俯仰的角度數(shù)值，以度、分、秒方式表示。）

（7）數(shù)據(jù)的傳輸速度（Baud Rate）：1200bps；

（8）數(shù)據(jù)的傳輸單位 （Data Bit）：8；

（9）起始位及停止位（Start/stop Bit）：1；

（10）校驗(yàn)位的檢查 （Parity）：None。

3 特點(diǎn)及參數(shù)的分析與解讀

DT2電子經(jīng)緯儀使用9針串行通訊接口，但在向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)只有2、3、5三只管腳在起主導(dǎo)作用。如圖1所示。

經(jīng)緯儀 計(jì)算機(jī)

管腳定義： PIN2（RXD） 接收字符

PIN3（TXD） 傳送字符

PIN5（GND） 地 線

圖1：管腳定義

RS-232信號準(zhǔn)位是參考地線而來的。經(jīng)緯儀端參考接地端1來傳送數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)端參考接地端2還原傳送端的信號準(zhǔn)位。兩個(gè)接地端的電位相同時(shí)傳送與接收端的信號準(zhǔn)位相同，接收的數(shù)據(jù)正確。但在傳輸過程中經(jīng)常有電磁干擾進(jìn)入傳輸線路，原始信號加上干擾信號疊加后傳送到接收端，同時(shí)地線部分的信號被地準(zhǔn)位平均掉了，因此接收到的信號發(fā)生了扭曲，數(shù)據(jù)產(chǎn)生了誤差。同理，過長的傳輸線也會產(chǎn)生錯誤的數(shù)據(jù)，見圖2。

信號電壓

干擾信號

圖2：信號傳輸

因此DT2電子經(jīng)緯儀在工作及傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，要求遠(yuǎn)離電氣干擾，同時(shí)傳輸距離建議不超過15米。

DT2電子經(jīng)緯儀與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)的雙方利用傳輸線上的電壓改變來達(dá)到數(shù)據(jù)交換的目的，但如何從不斷改變的電壓狀態(tài)中解讀信息就需要雙方共同決定才行。對于DT2經(jīng)緯儀而言就是通訊端口的初始化。

DT2電子經(jīng)緯儀和計(jì)算機(jī)之間的傳輸屬于全雙工異步傳輸，雙方?jīng)]有一個(gè)參考的同步脈沖作為基準(zhǔn)。要使雙方的數(shù)據(jù)傳送和讀取正常，計(jì)算機(jī)的接收速度必須和經(jīng)緯儀的傳送速度保持一致。否則讀取的數(shù)據(jù)不正確。1200bps就代表了端口的傳送速度，它表示每秒鐘產(chǎn)生的最大電壓狀態(tài)改變率（波特率）。

串行通訊所傳送的數(shù)據(jù)通常是字符型。工業(yè)界使用到的有ASCII字符碼及JIS字符碼。ASCII碼使用8位形成一個(gè)字符，JIS碼使用7位形成一個(gè)字符。DT2型電子經(jīng)緯儀使用ASCII碼進(jìn)行傳輸，傳送單位為8。

由于異步傳輸沒有使用同步脈沖做基準(zhǔn)，因此接收端不知道傳送端何時(shí)開始和停止傳送。因此傳送端會在送出字符的前后加上高電位的起始位和低電位的停止位。也就是在傳數(shù)據(jù)之前升高電位，傳完數(shù)據(jù)后降低電位。接收端會因起始位的觸發(fā)而接收數(shù)據(jù)，因電壓的降低而確定接收數(shù)據(jù)結(jié)束。DT2電子經(jīng)緯儀將起始位定義為1位，停止位不做要求。

為預(yù)防錯誤的產(chǎn)生，采用核對碼對傳輸數(shù)據(jù)字符碼中1的數(shù)目進(jìn)行奇數(shù)或偶數(shù)的判斷，這種判斷稱做奇校驗(yàn)（Odd Parity）或偶校驗(yàn)（Even Parity）。核對碼就是我們常說的校驗(yàn)碼。DT2電子經(jīng)緯儀不使用校驗(yàn)位檢查。

數(shù)據(jù)傳送時(shí)，傳送速度若大于接收速度，則接收端的緩沖區(qū)必然會在一定時(shí)間后溢出，造成數(shù)據(jù)漏失。欲解決這一問題，必須使接收端告訴傳送端何時(shí)傳送何時(shí)停止，做到流量控制，稱做交握（Handshaking）。交握分硬件交握和軟件交握。DT2電子經(jīng)緯儀在計(jì)算機(jī)一端進(jìn)行軟件交握（Software HandShaking）設(shè)置，也就是以數(shù)據(jù)線上的信號來代替實(shí)際的硬件線路。DT2電子經(jīng)緯儀在軟件交握中使用XON/XOFF協(xié)議，接收端要求傳輸數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)出一個(gè)ASCII第17號字符，而要停止傳送時(shí)發(fā)出一個(gè)ASIIC第19號字符，兩個(gè)字符的交替使用就可以控制數(shù)據(jù)的正常的傳輸，見圖3。

計(jì) 算 機(jī) RS-232

經(jīng) 緯 儀

送出chr（17） 要數(shù)據(jù) 計(jì)算機(jī)緩沖區(qū)已降到合理區(qū)

經(jīng)緯儀開始傳送數(shù)據(jù)

送出chr（19） 不要數(shù)據(jù) 計(jì)算機(jī)緩沖區(qū)快滿了

經(jīng)緯儀停止傳送數(shù)據(jù)

圖3：交握原理

通過以上的原理分析及介紹，我們初步了解了電子經(jīng)緯儀的通訊參數(shù)如下：1200bps，None，8，1

數(shù)據(jù)傳輸格式表示如圖4所示。

+ + +

圖4：傳輸格式

4 在自動化中的應(yīng)用

常規(guī)的機(jī)械經(jīng)緯儀使用都是人工讀取數(shù)據(jù)，手工記錄，手工整理及計(jì)算，這些工作數(shù)據(jù)量大，讀數(shù)、記錄、計(jì)算需要多人配合且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且常常在報(bào)數(shù)及記數(shù)當(dāng)中產(chǎn)生差錯。

利用帶有串口通訊功能的經(jīng)緯儀，針對測量物體的實(shí)際情況，開發(fā)專用測量軟件，通過計(jì)算機(jī)來操控儀器、通過軟件來傳輸測量數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析、處理，可以極大的提高測量工作的效率，實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)同步傳輸、同步處理的自動化。