专利名称：智能执行器通信接口卡的制作方法
技术领域：
本实用新型属于现场总线领域，主要涉及一种使现场智能执行器具有HART通信功能的通信接口卡。
背景技术：
随着工业自动化的发展，传统的模拟仪表已逐渐不能满足工业现场的需要。现阶段模拟仪表还大量存在，因此HART协议作为一种过渡性的协议，现已成为智能仪表事实上的标准。它是采用频移键控技术，在传统的4～20mA的模拟回路上叠加一个交流信号，从而实现数字信号和模拟信号的双重通信。在国内，以浙大中控为主的单位已逐步开发出了智能变送器的HART通信圆卡。但是对于智能执行器，特别是智能电气定位器与变送器相比，有着明显的不同一是把外部的4～20mA的模拟信号作为阀位的控制信号，同时又把这4～20mA的模拟电流作为智能电气阀门定位器电源的来源。因此智能电气阀门定位器对低功耗的要求极为苛刻；二是智能变送器主要是通过HART接口进行数字通信同时向外发送4～20mA的被测量的模拟信号，一般可用耦合芯片AD421来实现，而智能电气阀门定位器则通过HART接口卡进行数字通信同时接收输入的4～20mA阀位控制模拟信号。
发明内容
本实用新型针对智能执行器(特别是智能电气阀门定位器)设计出了一种HART通信接口卡使得现场的智能执行器具备了HART通信功能。
本实用新型包括主芯片，主芯片的I/O端口(P3.0，P3.1)分别与调制解调器INRTS脚和OCD脚信号连接。主芯片的串行通信输出端口(UTXD0脚)与调制解调器的ORXD脚信号连接，串行通信输入端口(URXD0脚)与调制解调器的ITXD脚信号连接。主芯片的时钟输出端(SCLK脚)与调制解调器的时钟输入端(460.8K脚)信号连接。
调制解调器的OTXA脚与整形器输入端信号连接；整形器的输出端直接与外部介质接口的一条模拟信号线信号连接。
外部介质接口的另一条信号线与滤波转换器的输入端信号连接，滤波转换器的输出端与调制解调器的IRXA脚信号连接。
本实用新型中的主芯片采用MSP430F149，调制解调器采用HT2012。以上部件以及整形器和滤波转换器都可以通过购买取得。
采用本实用新型后，当现场仪表向主机设备发送数据时，主芯片将处理好的符合HART协议帧格式的数据传送给调制解调器，通过调制解调器的调制转换方波信号，此方波信号通过整形器转换成正弦信号传送给介质接口。当现场仪表接收外部数据时，介质接口的模拟数据通过滤波转换器电路转换成调制解调器可接收的方波信号，此信号经过调制解调器的解调转换成数字信号传送给主芯片，经过主芯片的校验，处理，回发响应帧数据，从而使现场的智能执行器具备了HART通信功能。
1、图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，智能执行器通信接口卡包括主芯片1，主芯片1的I/O端口(P3.0，P3.1)分别与调制解调器2的INRTS脚和OCD脚信号连接。主芯片1的串行通信输出端口(UTXD0脚)与调制解调器2的ORXD脚信号连接，串行通信输入端口(URXD0脚)与调制解调器2的ITXD脚信号连接。主芯片1的时钟输出端(SCLK脚)与调制解调器2的时钟输入端(460.8K脚)信号连接。
调制解调器2的OTXA脚与整形器3输入端信号连接；整形器3的输出端直接与外部介质接口的一条模拟信号线信号连接。
外部介质接口的另一条信号线与滤波转换器4的输入端信号连接，滤波转换器4的输出端与调制解调器2的IRXA脚信号连接。
该通信接口卡的主芯片采用MSP430F149，调制解调器采用HT2012。
执行器主电路通过串行通信端口与通信接口卡的调制解调器的数字通信端相连，从而实现了执行器主电路与通信接口卡的数字信号传输。同时执行器还要给通信接口卡提供调制解调器所需的晶振信号。通过控制线(发送请求)来实现调制解调器的调制和解调。执行器主电路通过调制解调器的载体检测端来检测现场通信线路的繁忙与否。调制解调器解调后的方波信号通过整形器转换成正弦信号传输到介质接口上。介质上来自外部设备的HART信号经过滤波转换电路转换成相应的方波信号，传输给调制解调的模拟信号输入端。从而实现了现场执行器与其他HART设备的现场通信。
接口卡的电源是来自智能执行器硬件电路中的电源。接口卡设计中所采用的调制解调芯片HT2012(120uW)，滤波转换电路所用的放大器TLC27(95uW)，比较器TLC37(100uW)，和整形电路所用缓冲器74HC126(12uW)，可以完全满足HART通信接口卡对低功耗的要求。
执行器的电源与地分别对应HART通信接口卡的电源与地，保证了通信接口卡的电源。执行器主芯片串行端与调制解调器的数字通信端相应连接。外部载体检测端与调制解调控制信号由普通I/O端口即可实现，对于调制解调器所需要的晶振信号可由主芯片晶振分频所的。
本实用新型的软件部分，是以中断形式实现的，具有很强的通用性。因此对于智能执行器在完成硬件连接后，只需嵌入通信接口程序即可实现智能执行器的远程HART数据通信。
当现场仪表向主机设备发送数据时，主芯片将处理好的符合HART协议帧格式的数据传送给调制解调器，通过调制解调器的调制转换方波信号，此方波信号通过整形器转换成正弦信号传送给介质接口。
当现场仪表接收外部数据时，介质接口的模拟数据通过滤波转换器电路转换成调制解调器可接收的方波信号，此信号经过调制解调器的解调转换成数字信号传送给主芯片，经过主芯片的校验，处理，回发响应帧数据。
权利要求1.智能执行器通信接口卡，其特征在于该接口卡包括主芯片，主芯片的I/O端口分别与调制解调器INRTS脚和OCD脚信号连接；主芯片的串行通信输出端口与调制解调器的ORXD脚信号连接，串行通信输入端口与调制解调器的ITXD脚信号连接；主芯片的时钟输出端与调制解调器的时钟输入端信号连接；调制解调器的OTXA脚与整形器输入端信号连接，整形器的输出端直接与外部介质接口的一条模拟信号线信号连接；外部介质接口的另一条信号线与滤波转换器电路的输入端信号连接，滤波转换器电路的输出端与调制解调器的IRXA脚信号连接。
专利摘要本实用新型涉及一种使现场智能执行器具有HART通信功能的通信接口卡。本实用新型包括主芯片，主芯片的I/O端口、串行通信输出端口、串行通信输入端口、时钟输出端分别与调制解调器INRTS脚和OCD脚、ORXD脚、ITXD脚、时钟输入端信号连接。调制解调器的OTXA脚通过整形器与外部介质接口的一条模拟信号线信号连接。外部介质接口的另一条信号线通过滤波转换器电路与调制解调器的IRXA脚信号连接。通过该种通信接口卡，现场的智能执行器具备了HART通信功能。
文档编号H04L29/10GK2824445SQ200520013059
公开日2006年10月4日 申请日期2005年7月7日 优先权日2005年7月7日
发明者尚群立 申请人:杭州电子科技大学