??? 上一期致遠(yuǎn)專欄詳細(xì)討論了MiniISA總線，同時又介紹了利用MiniISA總線進行產(chǎn)品開發(fā)的原理，基于這些理論知識，本期文章進一步介紹MiniISA總線板卡。
1 MiniISA總線板卡概述
??? MiniISA系列總線板卡為符合工業(yè)控制應(yīng)用要求的系列I/O" title="I/O">I/O板卡，采用智能型板卡結(jié)構(gòu)，即在板卡上內(nèi)置MCU。板載MCU對板卡上I/O端口進行控制，實現(xiàn)I/O數(shù)據(jù)的緩存，從而降低板卡對于MiniISA接口主機的依賴，節(jié)省主機處理數(shù)據(jù)的時間，保證MiniISA系統(tǒng)更加高效的運行。此外板載MCU可以對采集的數(shù)據(jù)或者輸出數(shù)據(jù)進行進一步的處理，靈活滿足實際應(yīng)用或者定制化的需要，例如，對于MiniISA模擬量輸入板卡來說，可以分析處理特定的傳感器信號、增加特定的算法等。
??? 廣州致遠(yuǎn)電子有限公司圍繞MiniISA總線發(fā)布了一系列智能板卡，涉及數(shù)字量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出、GPRS通信、運動控制等方面。由于篇幅的限制，本文僅介紹其中的兩塊智能板卡：MiniISA-8208BE模擬量輸入板卡和MiniISA-WG23" title="MiniISA-WG23">MiniISA-WG23 GPRS通信板卡。
2 MiniISA-8208BE模擬量輸入板卡
??? MiniISA-8208BE是一款基于MiniISA總線結(jié)構(gòu)、可嵌入到工業(yè)控制設(shè)備中的嵌入式工控設(shè)備。它包含八路模擬信號" title="模擬信號">模擬信號輸入。每個模擬通道可單獨設(shè)置量程為：±10V，±5V，±2.5V，±500mV，±150mV。每個通道都帶ESD保護。
??? MiniISA-8208BE是一個16位A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備，可應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場傳感器信號檢測、電源檢測、過程控制信號測量、流量測量等一些模擬信號的采集應(yīng)用上。一個20PIN的公頭插座可輕松連接測量轉(zhuǎn)接頭，用于信號輸入。產(chǎn)品具有如下主要特性：
??? · ARM 32位 RISC CPU；
?? ?· 輸入通道數(shù)：8路差分輸入；
?? ?· 輸入信號范圍：±10V，±5V，±2.5V，±500mV，±150mV；
?? ?· AD轉(zhuǎn)換分辨率：16位；
?? ?· 單電源，供電電壓為5V DC；
?? ?· 電源極性反接保護功能；
?? ?· 隔離耐壓：1 000Vrms；
?? ?· 工作環(huán)境溫度：－20℃～+85℃；
?? ?· 外殼材料：阻燃尼龍；
?? ?· 防護等級：IP20。
?? ?電氣參數(shù)如表1所示。
?
??? MiniISA-8208BE包含MiniISA總線接口、數(shù)據(jù)輸入20PIN接口。設(shè)置上包含基地址設(shè)置撥碼開關(guān)和中斷使能選擇。具體位置如圖1所示。
?
?? ?· MiniISA接口：基于MiniISA協(xié)議控制通信總線，用于主機與板卡之間的總線通訊；
?? ?· AI接口：信號輸入接口，連接外部模擬信號輸入，八路差分輸入；
?? ?· SA4～SA7：基地址選擇撥碼開關(guān)；
?? ?· IRQ_SELECT：中斷使能選擇。
?? ?MiniISA-8208BE功能模塊的工作原理如圖2所示。模塊主要由電源、輸入/輸出處理電路以及MCU組成。
?
????MiniISA-8208BE模塊在工作時，對于輸入的模擬量信號進行濾波、放大處理后，通過16位分辨率的ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，經(jīng)過光耦隔離后將采集到的數(shù)據(jù)傳送到MCU。MiniISA接口用于實現(xiàn)總線通信。微處理器負(fù)責(zé)對ADC模塊的控制、數(shù)據(jù)的處理，以及通信的實現(xiàn)。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在微處理器和ADC模塊之間采用光電隔離措施，并通過硬件看門狗監(jiān)控模塊的運行，防止模塊死機，有效地提高了模塊的可靠性。
3 MiniISA-WG23 GPRS通信板卡
??? MiniISA-WG23是一款基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備（DTU），提供全透明數(shù)據(jù)通道，可以方便地實現(xiàn)遠(yuǎn)程、無線、網(wǎng)絡(luò)化的通信，使用戶的設(shè)備輕松實現(xiàn)與Internet的無線連接。MiniISA-WG23具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣（移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，能使用移動電話的地方就可以使用）、組網(wǎng)靈活快捷（安裝即可使用）、運行成本低（按流量計費）等諸多優(yōu)點?？蓱?yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、水處理、環(huán)境監(jiān)控、金融證券、煤礦、石油等行業(yè)。
?? ?MiniISA-WG23的典型應(yīng)用是嵌入到用戶的設(shè)備中進行工作。如圖3所示。
?
??? 通過MiniISA-WG23模塊可以使遠(yuǎn)端的用戶設(shè)備與管理中心的電腦進行透明數(shù)據(jù)通信。
??? 透明數(shù)據(jù)通信是指用戶設(shè)備與DTU之間沒有通信協(xié)議，DTU將用戶設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)原封不動地傳送到目標(biāo)管理工作站上，運行于管理工作站上的軟件可以完整地接收到DTU發(fā)來的數(shù)據(jù)包。比如用戶設(shè)備發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)為0xAA，則在管理工作站端運行的軟件就會收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)0xAA。從管理工作站到用戶設(shè)備的通信過程與之相同。
4 MiniISA總線板卡應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測" title="環(huán)境監(jiān)測">環(huán)境監(jiān)測實例
?? ?當(dāng)前環(huán)境問題越來越多地受到人們的關(guān)注，環(huán)境數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測設(shè)備也應(yīng)運而生。環(huán)境監(jiān)測設(shè)備主要由四部分構(gòu)成：前端傳感器、模擬量采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)上傳。傳感器的選擇與使用本文暫不討論，重點討論采集、存儲、通信三部分。
??? 環(huán)境監(jiān)測設(shè)備對ADC的要求比較高，通常需要16位以上的ADC。此外，環(huán)境監(jiān)測設(shè)備通常會放置在野外工作，如果采用RS-485、CAN-bus、以太網(wǎng)等手段進行通信，會面臨一個非常大的問題——布線，所以，可以選擇GPRS進行通信。
?? ?圖4所示為采用MiniISA總線板卡實現(xiàn)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框圖。EPC2000系列MiniISA工控機主板" title="工控機主板">工控機主板是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司開發(fā)的基于32位ARM7處理器 LPC2300的可擴展的嵌入式工控機主板，產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)尺寸遵循PC/104相關(guān)規(guī)范，提供MiniISA總線接口。
?
??? 由于采用GPRS進行通信，因此選擇EPC-2600型號產(chǎn)品，選擇MiniISA-8208BE智能板卡對模擬量部分進行采集，MiniISA-WG23 GPRS通信板卡用來上傳數(shù)據(jù)。同時EPC2000系列MiniISA工控機主板支持CF卡數(shù)據(jù)存儲。
??? 該方案采用MiniISA總線進行產(chǎn)品開發(fā)，產(chǎn)品的可擴展性良好，升級方便。通過更換MiniISA模擬量板卡，可將模擬量采集部分升級為24位格式；通過GPRS可對系統(tǒng)軟件進行遠(yuǎn)程在線升級，工程人員不必前往現(xiàn)場。
??? 不難看出，充分利用MiniISA總線，不僅可以加快產(chǎn)品的開發(fā)速度、提高產(chǎn)品的可靠性，而且有利于后期的升級和維護。有關(guān)MiniISA總線的最新動態(tài)請關(guān)注網(wǎng)站：www.embedtools.com。