电子工程设计通信功能调试系统使用说明(终版)

电子工程设计 通信功能调试系统使用说明 电子工程设计训练中心 2013.3 - 1 - 电子工程设计通信功能调试系统（ EDTCOM）使用说明 电子工程设计通信功能调试系统涵盖有线点对点（ UART）、无线点对点（红外线）、有线网络（ CAN）、无线网络（ ZigBee）四种典型的通信手段。 在“所有程序” 中 选择“ Beijing University of Technolog-EDTCOM”操作，进入通信功能选择界面 （见图 0-1） ，选择与需要进行调试的通信电路对应的调试模块。共有 7 个通信功能调试模块 供 选择 ，除去 ZigBee 通信调试系统正在完善之中，其余模块均能够进行正常的通信调试操作。 图 0-1.EDTCOM 模块选择页面 2 一、 红外线通信遥控电路调试系统 1-1 系统组成 红外线通信遥控电路调试系统 （简称 “ 调试系统” ）是一个模拟的四通道温度控制环境，用于调试红外线温度控制系统遥控装置的全部功能。系统由 4 通道温度控制信息显示，4 通道温度 变化曲线显示，时间信息显示、通信调试消息显示四个窗体构成前台操作环境，由串行数据收发，控制命令解析与执行，温度控制特性软件模拟 ， 窗体显示刷新等模 块 在后台支撑系统运行。 图 1-1.红外线通信温度控制系统模拟运行环境 1-2 温度控制信息显示 温度控制信息显示窗体由温度控制参量显示和温度控制数据显示二个部分组成。温度控制数据是红外线遥控装置传送的控制命令中所包含的 操作 数据，温度控制参量是对控制命令进行解析之后得到的含有物理意义的控制量，二者具有直接对应关系。 4 个通道的温度控制信息显示窗体具有相同的内容。 温度控制参量的设置与执行 温度控制参量包括“温度”、“定时启动”、“定时停止”、“延时启动”、“延时停止” 5 项内容 。每 1 项又分为“当前”和“ 设置”二个部分。“设置” 部分 是由接收的控制命令设置的参量，“当前” 部分 是系统运行中实时变化的 参 量。 3 图 1-2.红外线通信温度控制系统温度控制参量设置窗口 由于无法测得环境温度，系统将 25 默认为是环境温度 。 系统启动 以后，当前温度显示为默认的环境温度 25。在收到启动温度控制的命令之后， 当前温度按照系统后台模拟的温度控制特性，逼近设置温度。设置温度值 的 范围 为 0.0 99.99 ，系统启动 以 后设置温度与当前显示温度相同 。 图 1-3.红外线通信温度控制系统温度设置窗口 “定时启动”和“定时停止”的当 前时间 与计算机系统的当前 时间 同步， 设置时间为预设的启动或停止温度控制的时间，数值范围为 00:00 23:59。当前时间与设定时间相等时启动或停止温度控制过程。 图 1-4.红外线通信温度控制系统定时时间设置窗口 “延时启动”和“延时停止”的设置时间值为预设的启动或停止温度控制的延时时间 ， 当前时间为“延时启动”和“延时停止” 开始计时以后的 时间 值 。 二者的 设置范围 均为 00:0059:59。 “延时启动” 时间置入以后， “当前”窗口中 立即开始计时， 设置窗口中的数值维持不变 。 当前窗口中 显示 的 计时 数值 与 设置窗口中的 数值 相等时 ，启动温度控制 过程 。 无论哪一条命令启动了温度控制过程， “延时停止”的 “当前”窗口中 立即开始计时 ， 设置窗口中的数值维持不变 。 当前窗口中显示 的 计时数值 与 设置窗口中的数值 相等时 ， 终止 温度控制 过程 。 4 图 1-5.红外线通信温度控制系统延时时间设置窗口 “立即启动 /立即停止”是优先级别最高的控制操作，“立即启动 /立即停止”可以终止其他形式的启动 /停止 控制，并清除设置的时间参数使之无效。定时控制方式无效的情况下，设置值显示 为“ -:-”； 延时控制方式无效的情况下，设置值和当前值 均 显示 为“ 00:00” 。 各温度控制操作之间的关系 定时控制与延时控制 之间是有 排他性的，通俗地讲如果设置了定时或延时操作中的一种控制方式就不再接受另一种控制方式的设定。因此，温度控制设定中遵循优先原则和排他原则 。 在此原则下，支持混合控制方式设定，即立即启动可搭配定时停止或延时停止，定时启动可以搭配延时停止、延时启动可以搭配定时停止。 每个通道 在“当前温度”窗口前 面 设有 温度控制的“启动”、 “ 停止 ” 状态 指示。 任何条件 使得 温度控制过程启动，控制状态指示显示“启动” 。任何条件使得已经启动的温度控制过程停止， 控制状态指示显示“停止”。 图 1-6.红外线通信温度控制系统控制启动 /停止指示 1-3 温度变化趋势曲线显示 系统为每个通道保留 300 秒钟的温度测量数据，并进行温度变化趋势的图形显示。显示窗口中 红 颜色的标线表示温度的设置值，绿 颜色 的曲线 为 300 秒钟内的温度变化趋势曲线。曲线图下面的按钮 用于 切换不同通道的温度变化曲线显示。 图 1-7.红外线通信温度控制系统温度变化曲线显示窗口 5 1-4 通信调试功能 通信调试在通信调试窗体中进行。通信调试窗体分为发送和接收 2 个窗口，接收窗口中显示接收到的完整数据 帧， 包 括同步字、命令操作码、命令操作数 和使 命令 保持定长 的填充字节。接收的内容可以暂时冻结，以便在不断更新的数据流中，重点观察、分析某一帧数据。 图 1-8.红外线通信温度控制系统通信调试窗口 发送窗口中为系统向遥控电路回传的数据 ， 须 手工填入。数据可以选择“单次发送”或“连续发送”方式。“单次发送” 只 将填入的数据传送一次，“连续发送”按一定时间间隔 连续 传送数据， 直到点击“停止发送” 中 止数据发送为止。 通信 调试功能用于红外线通信电路设计初期对红外线发射电路和接收电路进行调试。 1-5 时间显示 当前日期与时间窗口的显 示内容，与计算机系统的时间同步。 图 1-9.红外线通信温度控制系统时间显示窗口 1-6 红外线遥控命令解析 A（ B、 C、 D） 0 温度设定值整数 （ 00H63H） 温度设定值小数 （ 00H63H） 温度设定值整数部分 和小数部分分别出现在 A（ B、 C、 D） 通道数据通信信息窗体中的 “ 设 定温度 ” 值的第 1、 2 二个字节的窗口中。 设定温度的十进制数值出现在 A（ B、 C、 D） 通道温度控制信息窗体中的“温度设置”窗口中。 A（ B、 C、 D） 1 A（ B、 C、 D） 通道数据通信信息窗体中的“设定温度”值的第 1 字 增 1。 A（ B、 C、 D） 通道温度控制信息窗体中的“温度设置”窗口中 十进制整数部分增 1。 A（ B、 C、 D） 2 A（ B、 C、 D） 通道数据通信信息窗体中的“设定温度”值的第 1 字减 1。 A（ B、 C、 D） 通道温度控制信息窗体中的“温度设置”窗口中十进制整数部分减 1。 6 A（ B、 C、 D） 3 立即启动 /停止 A（ B、 C、 D） 通道温度控制过程。 如果 A（ B、 C、 D） 通道处 于 温度控制停止状态或在温度定时启动、延 时启动的等待期间，则立即启动温度控制过程 。 A（ B、 C、 D） 通道温度控制状态显示为“启动”，清除已经 设定的定时启动或延时启动时间参量 ， 使之无效。 如果 A（ B、 C、 D） 通道处 于 温度控制启动状态或在温度定时停止、延时停止的等待期间，则立即停止温度控制过程 。 A（ B、 C、 D） 通道温度控制状态显示为“停止”，清除已经 设定的定时停止或延时停止时间参量 ， 使之无效。 A（ B、 C、 D） 4 分数据 （ 00H3BH） 、秒数据 （ 00H3BH） 分数据 和秒数据分别出现在 A（ B、 C、 D）通道数据通 信信息窗体中的 “ 延时 启动”第 1、 2 二个字节的窗口中。 由 分、秒数据组成的十进制时间值出现在 通道温度控制信息窗体中的 “ 延时 启动”设置窗口中。 “延时启动”设定完成后，“延时启动”当前窗口中随即开始计时显示。 A（ B、 C、 D） 5 分数据 （ 00H3BH）、秒数据 （ 00H3BH） 分数据和秒数据分别出现在 A（ B、 C、 D）通道数据通信信息窗体中的“延时停止”第 1、 2 二个字节的窗口中。由分、秒数据组成的十进制时间值出现在通道温度控制信息窗体中的“延时停止”设置窗口中。 A（ B、 C、 D） 6 时数据 （ 00H17H）、分数据 （ 00H3BH） 时数据和分数据分别出现在 A（ B、 C、 D）通道数据通信信息窗体中的“ 定 时启动”第 1、 2 二个字节的窗口中。由时、分数据组成的十进制时间值出现在通道温度控制信息窗体中的“定时启动”设置窗口中。 A（ B、 C、 D） 7 时数据 （ 00H17H）、分数据 （ 00H3BH） 时数据和分数据分别出现在 A（ B、 C、 D）通道数据通信信息窗体中的“定时停止”第 1、 2 二个字节的窗口中。由时、分数据 组成的十进制时间值出现在通道温度控制信息窗体中的“定时停止”设置窗口中。 A（ B、 C、 D） 8 “调试系统” 以 “ I R A（ B、 C、 D） 8 温度整数 温度小数 ” 的格式，回发A（ B、 C、 D） 通道当前温度 值 。 A（ B、 C、 D） 9 “调试系统”以“ I R A（ B、 C、 D） 9 温度整数 温度小数 ” 的格式，回发 A（ B、 C、 D） 通道设置温度窗口中显示的设定温度 数值 。 A（ B、 C、 D） A “调试系统”以“ I R A（ B、 C、 D） A 分数据 秒数据 ” 的格式，回发 A（ B、C、 D）通道延时启动当前 倒 计时 剩余 的时间数值。 7 A（ B、 C、 D） B “调试系统”以“ I R A（ B、 C、 D） B 分数据 秒数据 ” 的格式，回发 A（ B、C、 D）通道延时停止当前 倒 计时 剩余 的时间数值。 A（ B、 C、 D） C “调试系统”以“ I R A（ B、 C、 D） C 时 数据 分 数据 ” 的 格式，回发 A（ B、C、 D）通道定时启动设置窗口中的时间数值。 A（ B、 C、 D） D “调试系统”以“ I R A（ B、 C、 D） D 时 数据 分 数据 ” 的格式，回发 A（ B、C、 D）通道定时停止设置窗口中的时间数值。 A（ B、 C、 D） E “调试系统”以“ I R A（ B、 C、 D） E 运行状态数据 ” 的格式，回发 A（ B、 C、D）通道温度控制系统的运行状态数据。 - 8 - 二、 红外线通信温度控制电路调试系统 2-1 系统组成 红外 线通信温度控制电路调试系统（简称 “ 调试系统” ） 是一个模拟的红外线四通道温度遥控系统，用于调试带有红外线通信接口 的 温度控制系统的红外线通信功能。 系统由4 通道控制信息显示， 4 通道温度变化曲线显示，时间信息显示、通信调试消息显示四个窗体构成前台操作环境 。 由 串行数据收发、控制命令发送、窗体显示刷新等模块后台支撑系统运行。 图 2-1.红外线遥控 系统 模拟运行环境 2-2 温度控制信息显示 温度控制信息显示窗体由控制参量显示和控制数据查询信息显示二个部分组成。温度控制参量是对温度控制系统实施控制所需的具有物理意义的控制 量。控制数据查询信息是温度控制系统对“调试系统”查询命令的应答结果。 4 个通道的温度控制显示窗体具有相同的显示内容。 控制参数的置入 与 命令的发送操作 温度控制命令包括控制温度设定 和控制 启动 /停止设定二大类，每一类命令都包括 带 有参数的控制命令和 不带有 参数的控制命令。因此，“调试系统”实施的控制动作包含参数置入和命令发送二个内容。 - 9 - a. 温度设定命令 温度设定命令 有 三条，分别为任意温度设置命令（ 00.0 99.9 之间），温度加 1 和温 度减 1 命令。 在“温度设置”窗口中置入温度的整数部分和小数部分，点击后面的“设置” 按钮，“ 调试系统 ” 将以 “ I R A（ B、 C、 D） 0 温度整数 温度小数”的格式 向温度控制系统传送“温度设置”红外线命令。 图 2-2.红外线遥控 系统控制温度设置窗口 点击“设置温度” 后面 的“”按钮， “ 调试系统 ” 将 以“ I R A（ B、 C、 D） 1”的格式向温度控制系统传送“温度加 1”的红外线命令。点击“设置温度” 后面 的“”按钮， “调试系统”将以“ I R A（ B、 C、 D） 2”的格式向温度 控制系统传送“温度 减1”的红外线命令。 b. 温度控制启动 /停止命令 温度控制启动 /停止命令由立即启动 /停止、定时启动 /停止、延时启动 /停止 3 组命令组成。 点击“启动 /停止”按钮， “ 调试系统” 将以 “ I R A（ B、 C、 D） 3” 的格式向温度控制系统传送“启动 /停止” 温度控制 的红外线命令。 图 2-3.红外线遥控系统温度控制立即启动 /停止设置窗口 在“延时启动”后面的窗口置入分（ 0-59）秒（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以 “ I R A（ B、 C、 D） 4 分数值 秒数值” 的格式向温度控制系统传送“延时启动”的红外线命令。 图 2-4.红外线遥控系统温度控制延时启动 时间 设置窗口 在“延时停止” 后面的窗口置入分（ 0-59）秒（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以“ I R A（ B、 C、 D） 5 分数值 秒数值”的格式向温度控制系统传送“延时停止”的红外线命令。 图 2-5.红外线遥控系统温度控制延时停止 时间 设置窗口 - 10 - 在“定时启动” 后面的窗口置入时（ 0-23）分（ 0-59）时间 数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以“ I R A（ B、 C、 D） 6 时数值 分数值”的格式向温度控制系统传送“定时启动”的红外线命令。 图 2-6.红外线遥控系统温度控制 定时启动 时间 设置窗口 在“定时停止” 后面的窗口置入时（ 0-23）分（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以“ I R A（ B、 C、 D） 7 时数值 分数值”的格式向温度控制系统传送“定时 停止 ”的红外线命令。 图 2-7.红外线遥控系统温度控制 定时 停止 时间 设置窗口 温度控制数据查询命令的发送与查询结果 的 显示操作 “调试系统”支持 5 条温度控制数据查询命令的发送，分别为“温度测量结果查询”、“延时启动 剩余 时间查询”、“延时停止 剩余 时间查询”、“工作状态查询”、“当前时间查询” 。 点击 A（ B、 C、 D）通道的“联机”按钮，系统将 立即以“ I R A（ B、 C、 D） 8”的格式 按一定的时间间隔连续发送“温度测量结果查询”命令，温度控制系统 收到“温度测量结果查询”命令后，以“ I R A（ B、 C、 D） 8 温度整数、温度小数”的格式予以回应， 回应的 温度数据置入 A（ B、 C、 D）通道的“当前温度”窗口中，同时存入用于温度变化曲线显示的数据缓存区。 图 2-8.红外线遥控系统温度控制 信息查询 窗 体 点击 A（ B、 C、 D）通道 “ 延时启动 ” 后面 的 “接收”按钮， “ 调试 系统 ”将立即 以 “ I R A（ B、 C、 D） A”的格式发送“延时启动 剩余 时间查询”命令， 温度控制系统 收到“延时启动 剩余 时间查询”命令后， 应以 “ I R A（ B、 C、 D） A 分数值 秒数值 ”的 格式予以回应 ， 回应的 时间 数据置入 A（ B、 C、 D）通道的“ 延时启动 ”窗口中。 - 11 - 图 2-9.红 外线遥控系统温度控制延时启动 /停止 剩余 时间查询窗口 点击 A（ B、 C、 D）通道 “ 延时停止 ”后面的“接收”按钮，“调试系统”将立即以“ I R A（ B、 C、 D） B”的格式发送“延时停止 剩余 时间查询”命令，温度控制系统收到“延时停止 剩余 时间查询”命令后，应以“ I R A（ B、 C、 D） B 分数值 秒数值”的格式予以回应，回应的时间数据置入 A（ B、 C、 D）通道的“延时停止”窗口中。 点击 A（ B、 C、 D）通道 “ 控制状态 ” 后面的 “ 接收 ” 按钮， “调试 系统 ” 应 立即以“ I R A（ B、 C、 D） E” 的格式发送“工作状态查询”命令，温度控制系统 收到“工作状态查询”命令以后， 应以 “ I R A（ B、 C、 D） E 状态字 ” 予以回应，回应的 工作状态数据以二进制 置入 A（ B、 C、 D）通道的“ 控制状态 ”窗口中。 图 2-10.红外线遥控系统温度控制工作状态查询窗口 点击温度变化曲线显示窗体下面的“同步”按钮， “ 调试系统 ” “ 应以 “ I R AC”的格式发送“当前时间查询”命令，温度控制系统 在收到“当前时间查询”命令 以后， 应以 “ I R AC 时数据 分数据 ” 的格式予以回应，回应的 数据刷新时间信息显示窗口中的“时”、“分” 显示 。 2-3 温度变化趋势曲线显示 “调试系统”为每个通道保存最近 300 次温度测量查询数据，用于温度变化趋势的图形显示。显示窗口中绿颜色的曲线为 300 秒钟内的温度变化趋势曲线。曲线图下面的按钮用于切换不同通道的温度变化曲线显示。 图 2-11.红外线遥控系统温度 变化曲线显示 窗 体 - 12 - 2-4 通信调试功能 通信调试在通信调试窗体中进行 ，点击“温度变化曲线显示”窗口下面的“调试”按钮，进入通信调试工作状态 。通信调试窗体分为发送和接收 2 个窗口，接收窗口中显示接收到的完整数据 帧，包括同步字、命令操作码、命令操作数和使命令保持定长的填充字节。接收的内容可以暂时冻结，以便在不断更新的数据流中，重点观察、分析某一帧数据。 图 2-12. 红外线遥控系统通信调试窗口 发送窗口中 显示的是 红外线遥控系统 向 温度控制 电路 传送的温度控制 数据，须手工填入。数据可以选择“单次发送”或“连续发送”方式。“单次发送”只将填入的数据传送一次，“连续发送”按一定时间间隔连续传送数据，直到 点击 “停止发送” 中 止数据发送为止 。 通信 调试功能用于红外线通信电路设计初期对红外线发射电路和接收电路进行调试。通信调试操 作完成之后，点击“温度变化曲线显示”窗口下面的“工作”按钮，返回工作状态。系统启动后，默认为“工作“状态。 2-5 时间显示 当前日期与时间窗口的显示内容，与计算机系统的时间同步。 图 2-13. 红外线遥控系统时间显示窗口 - 13 - 三 、 UART 通信温度控制电路调试系统 3-1 系统组成 UART 通信温度控制电路 调试系统 （简称 “ 调试系统” ）是一个 模拟的 四通道温度 控制系统 的上位机 ，用于调试带有 UART 通信接口的温度控制系统的 UART 通信功能。 系统由 4通道控制信息显示， 4 通道温度变化曲线显示，时间信息显示、通信调试消息 显示四个窗体构成前台操作环境 。 由串行数据收发、控制命令发送、窗体显示刷新等模块后台支撑系统运行。 图 3-1.UART 通信温度控制系统 上位机 模拟运行环境 3-2 温度控制信息显示 温度控制信息显示窗体由控制参量显示和控制数据查询信息显示二个部分组成。温度控制参量是对温度控制系统实施控制所需的具有物理意义的控制量。控制数据查询信息是温度控制系统对“调试系统”查询命令的应答结果。 4 个通道的温度控制显示窗体具有相同的显示内容。 控制参数的置入与命令的发送操作 温度控制命令包括控制 温度设定和控制启动 /停止设定二大类，每一类命令都包括 带有参数的控制命令和不带 有 参数的控制命令。因此，“调试系统”实施的控制动作包含参数置入和命令发送二个内容。 - 14 - a. 温度设定命令 温度设定命令有三条，分别为任意温度设置命令（ 00.0 99.9之间），温度加 1 和温度减 1 命令。 在“温度设置”窗口中置入温度的整数部分和小数部分，点击后面的“设置”按钮，“调试系统”将以“ C O M A（ B、 C、 D） 0 温度整数 温度小数”的格式向温度控制系统传 送“温度设置”命令。 图 3-2.温度控制上位机 系统 控制温度设置窗口 点击“设置温度”后面的“”按钮，“调试系统”将以“ C O M A（ B、 C、 D）1”的格式向温度控制系统传送“温度加 1”命令。点击“设置温度” 后面 的“”按钮，“调试系统”将以“ C O M A（ B、 C、 D） 2”的格式向温度控制系统传送“温度减1”命令。 b. 温度控制启动 /停止命令 温度控制启动 /停止命令由立即启动 /停止、定时启动 /停止、延时启动 /停止 3 组命 令组成。 点击“启动 /停止”按钮， “ 调试系统” 将以“ C O M A（ B、 C、 D） 3”的格式向温度控制系统传送“启动 /停止”温度控制命令。 图 3-3. 温度控制上位机系统 温度控制立即启动 /停止设置窗口 在“延时启动”后面的窗口置入分（ 0-59）秒（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以“ C O M A（ B、 C、 D） 4 分数值 秒数值”的格式向温度控制系统传送“延时启动”命令。 图 3-4. 温度控制上位机系统 温度控制延时启动 时间 设置窗口 在“ 延时停止” 后面的窗口置入分（ 0-59）秒（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以“ C O M A（ B、 C、 D） 5 分数值 秒数值”的格式向温度控制系统传送“延时停止”命令。 图 3-5. 温度控制上位机系统 温度控制延时停止 时间 设置窗口 在“定时启动” 后面的窗口置入时（ 0-23）分（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置” - 15 - 按钮， “ 调试系统” 将以“ C O M A（ B、 C、 D） 6 时数值 分数值”的格式向温度控制系统传送“定时启动”命令。 图 3-6. 温度控制上位机系统 温度控制定时启动 时间 设置窗口 在“定时停止” 后面的窗口置入时（ 0-23）分（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将以“ C O M A（ B、 C、 D） 7 时数值 分数值”的格式向温度控制系统传送“定时停止”命令。 图 3-7. 温度控制上位机系统 温度控制定时停止 时间 设置窗口 温度控制数据查询命令的发送与查询结果的显示操作 “调试系统”支持 5 条温度控制数据查询命令的发送，分别为“温度测量结果查询”、“延时 启动剩余时间查询”、“延时停止剩余时间查询”、“工作状态查询”、“当前时间查询”。 点击 A（ B、 C、 D）通道的“联机”按钮，系统将立即以“ C O M A（ B、 C、 D）8”的格式按一定的时间间隔连续发送“温度测量结果查询”命令，温度控制系统收到“温度测量结果查询”命令后，以“ C O M A（ B、 C、 D） 8 温度整数、温度小数”的格式予以回应，回应的温度数据置入 A（ B、 C、 D）通道的“当前温度”窗口中，同时存入用于温度变化曲线显示的数据缓存区。 图 3-8. 温度控制上位机系 统 温度控制信息查询窗体 点击 A（ B、 C、 D）通道“延时启动”后面的“接收”按钮，“调试系统”将立即以“ C O M A（ B、 C、 D） A”的格式发送“延时启动 剩余 时间查询”命令，温度控制系统收到“延时启动 剩余 时间查询”命令后，应以“ C O M A（ B、 C、 D） A 分数值 秒数值”的格式予以回应，回应的时间数据置入 A（ B、 C、 D）通道的“延时启动”窗口中。 图 3-9. 温度控制上位机系统 温度控制延时启动 /停止剩余时间查询窗口 - 16 - 点击 A（ B、 C、 D）通道“延时停止”后面的“接收 ”按钮，“调试系统”将立即以“ C O M A（ B、 C、 D） B”的格式发送“延时停止 剩余 时间查询”命令，温度控制系统收到“延时停止 剩余 时间查询”命令后，应以“ C O M A（ B、 C、 D） B 分数值 秒数值”的格式予以回应，回应的时间数据置入 A（ B、 C、 D）通道的“延时停止”窗口中。 点击 A（ B、 C、 D）通道“控制状态”后面的“接收”按钮，“调试系统”应立即以“ C O M A（ B、 C、 D） E”的格式发送“工作状态查询”命令，温度控制系统收到“工作状态查询”命 令以后，应以“ C O M A（ B、 C、 D） E 状态字”予以回应，回应的工作状态数据以二进制置入 A（ B、 C、 D）通道的“控制状态”窗口中。 图 3-10. 温度控制上位机系统 温度控制工作状态查询窗口 点击温度变化曲线显示窗体下面的“同步”按钮，“调试系统” 应以“ C O M AC”的格式发送“当前时间查询”命令，温度控制系统在收到“当前时间查询”命令以后，应以“ C O M AC 时数据 分数据”的格式予以回应，回应的数据刷新时间信息显示窗口中的“时” 、“分”显示。 3-3 温度变化趋势曲线显示 “调试系统”为每个通道保存最近 300 次温度测量查询数据，用于温度变化趋势的图形显示。显示窗口中绿颜色的曲线为 300 秒钟内的温度变化趋势曲线。曲线图下面的按钮用于切换不同通道的温度变化曲线显示。 图 3-11. 温度控制上位机系统 温度变化曲线显示窗体 3-4 通信调试功能 通信调试在通信调试窗体中进行。 点击“温度变化曲线显示”窗口下面的“调试”按钮，进入通信调试工作状态 。 通信调试窗体分为发送和接收 2 个窗口，接收窗口中显示接收到的 完整数据帧，包括同步字、命令操作码、命令操作数和使命令保持定长的填充字节。接收的内容可以暂时冻结，以便在不断更新的数据流中，重点观察、分析某一帧数据。 - 17 - 图 3-12. 温度控制上位机系统 通信调试窗口 发送窗口中为 上位机 向 温度控制 系统 传送的温度控制 数据，须手工填入。数据可以选择“单次发送”或“连续发送”方式。“单次发送”只将填入的数据传送一次，“连续发送”按一定时间间隔连续传送数据， 直到点击“停止发送” 中 止数据发送为止。 通信 调试功能用于 UART 通信电路设计初期对 通信电路的发送 和接收 功能 进行调试。通信调试操作完成之后，点击“温度变化曲线显示”窗口下面的“工作”按钮，返回工作状态。系统启动后，默认为“工作“状态。 3-5 时间显示 当前日期与时间窗口的显示内容，与计算机系统的时间同步。 图 3-13. 温度控制上位机系统 时间显示窗口 - 18 - 四 、 CAN 通信温度监控 电路调试系统 4-1 系统组成 CAN 通信温度监控电路调试系统（简称 “ 调试系统” ）是一个以 CAN 总线为通信手段的模拟四通道温度控制环境，用于调试同样以 CAN 总线为通信手段的温度控制管理系统的全部功能。系统由 4 通道温度控制信息显示， 4 通道温度变化曲线 显示，时间信息显示、通信调试消息显示四个窗体构成前台操作环境， CAN 报文收发，控制命令解析与执行，温度控制特性软件模拟，窗体显示刷新等模块在后台支撑系统运行。 图 4-1.CAN 通信温度控制系统模拟运行环境 4-2 温度控制信息显示 温度控制信息显示窗体包含温度控制各参量的显示窗口， 4 个通道的温度控制信息显示窗体具有相同的内容。 温度控制参量包括“设置温度”、温度控制“定时启动时间 ” 温度控制 “ 定时停止时间”、温度“控制数据设置” 4 项内容。前 3 项又分为“当前”和“设置”二个部分。“设置”部分是由接收的控制命令 设置的参量，“当前”部分是系统运行中实时变化的参量。 - 19 - 图 4-2. CAN 通信温度控制系统控制参量设置窗口 由于无法测得环境温度，系统将 25默认为是环境温度。系统启动以后，当前温度显示为默认的环境温度 25。在收到启动温度控制的命令之后，当前温度按照系统后台模拟的温度控制特性，逼近设置温度。设置温度值的范围为 00.00 99.99 ，系统启动后设置温度与当前显示温度相同 。 图 4-3. CAN 通信温度控制系统温度设置窗口 “定时启动”和“定时停止”的当前时间与计算机系统的当前时间同步，设置时间为 预设的启动或停止温度控制的时间，数值范围为 00:00 23:59。当前时间与设定时间相等时启动或停止温度控制过程。 图 4-4. CAN 通信温度控制系统定时时间设置窗口 “立即启动 /立即停止”是高优先级别的控制操作，“立即启动 /立即停止”可以终止定时启动 /定时停止控制，并清除设置的时间参数为 -:-，使之无效。 每个通道在“当前温度”窗口前设有温度控制的“启动”、“停止”状态指示。任何条件使得温度控制过程启动，控制状态指示显示“启动”。任何条件使得已经启动的温度控制过程停止，控制状态指示显示“停止”。 图 4-5. CAN 通信温度控制系统控制启动 /停止指示 - 20 - 温度控制系统可以接收温度控制数据直接控制温度，而不是按照设定的温度值去控制温度。这是两种不同的温度控制方式，前者为开环温度控制，后者为闭环温度控制。 图 4-6. CAN 通信温度控制系统温度控制数据设置窗口 在开环控制 方 式下，目标控制温度是 依据半导体制冷片的实验结果， 用通道的温度控制数据计算得到的。在闭环控制 方 式下，目标控制温度为通道的“设置温度” 。无论那种方式，一旦进入温度控制过程，当前测量到的温度值都 按 照 半导体制冷片的控制特性逼近目标控制 温 度。 4-3 温度变化趋势曲线显示 系统为每个通道保留 300 秒钟的温度测量数据，并进行温度变化趋势的图形显示。显示窗口中红颜色的标线表示温度的设置值 也是目标控制值 ，绿颜色的曲线为 300 秒钟内的温度变化趋势曲线 ，该曲线 由温度的实时测量值绘制而成 。曲线图下面的按钮用于切换不同通道的温度变化曲线显示。 在开环控制方式下， 红色标线表示由通道的温度控制数据计算得到的目标控制温度。在闭环控制方式下，红色标线表示通道控制温度的设置值。无论那种控制方式，温度变化趋势曲线都做向该 标 线的逼近变化 。 图 4-7.CAN 通信温度控 制系统温度变化曲线显示窗口 4-4 通信调试功能 接收报文过滤 CAN 通信的特点之一是，在发送的报文中不必指明报文发送的目的地（即谁来接收该报文），也不必声明报文的来源（即谁发送的报文），只需要利用标识符说明报文的特征 - 21 - 即可。网络上的所有节点都有权主动发送报文，也可以自己决定是否理睬别的节点发到网上的报文。以上这些特性都是通过报文接收过滤实现的。 在 CAN 控制器的报文接收电路中，设置有与标识符长度相同的 “ 报文过滤器 ” ， “ 报文过滤器 ” 可以通过 CAN 控制器的数据访问接口进行设置。 CAN 控制器能够接收到 CAN网络上传送的每一个报文，但是只有报文标识符每一位都与 “ 报文过滤器 ” 匹配时报文才能够被真正接收。 为了报文接收更具灵活性， CAN 控制器中还设置有与报文过滤器对应的 “ 过滤屏蔽寄存器 ” ，通过编程可以有选择地屏蔽某些位，使得过滤器在这些位上失去过滤作用， CAN控制器将不再唯一接收某一种报文。还有一些 CAN 控制器为报文接收设置若干组过滤器，使得报文接收种类更具多样性。 为了降低难度，电子工程设计训练进行的 CAN 通信设计中，未在报文接收过滤环节对报文进行选择。所以在传输协议里规定 ， 屏蔽报文接收 过滤。 为了部分体现报文过滤的概念，电子工程设计训练在 CAN 通信的报文格式中提供了一些报文过滤 的 条件。 CAN 通信温度监控电路 传送的 报文格式规定 ： 11 位标准标识符由本地节点号和命令代码二部分组成， 紧随其后是 1-4 个字节的数据。 数据部分第 1 字节包含报文传送 的 目的节点编号和通道号，其余字节为传送的数据 ， 仅有 4 条广播类命令例外。因此，如果需要对接收的报文进行过滤可以通过对报文的分析来实现。例如：命令代码、目的节点号、通道号等， CAN 通信温度监控电路调试系统 采用了目的节点号的过滤方法。只有收到的报文中目的节点号与本地 节点号相同时，才对报文进行进一步的处理，否则本次接收无效。 报文接收 所 有收到的报文都以完整报文和报文分析 2 种 格式显示在报文接收 窗口 中 。 完整 报文由 3 字节 标识符 和 4 字节 数据 组成，报文分析包括发送端节点号、 命令操作 内容 、 目标通道号、数据长度 4 个内容。 如果报文中的目的节点号与本地节点号相同，报文传送的命令将被执行，同时报文所载的温度控制数据将填入“通道温度控制信息”窗体中对应的窗口内。 如果不满足过滤条件或者报文存在错误，报文中的命令不被执行，不显示报文分析结果，仅显示收到的报文用 于查错。对于报文的格式或内容错误 ， 没有相应的提示 。 如果是数据超出合理范围 ， 则提供错误类型提示， 修改后可以正常接收、显示、执行等。 图 4-8. CAN 通信温度控制系统接收报文显示窗口 - 22 - 报文发送 报文发送有 “工作”和“调试” 两种 操作方式，这两种操作方式会启动不同的 报文 发送 过程。 在“工作”方式下， 是为响应温度控制管理系统的“查询”报文 ，而 自动生成的“应答”报文 的发送过程。 在“调试”方式下， 是 CAN 通信功能调试 过程中，手工 填入 发送报文显示窗口 中 的报文发送过程 。 报文发送操作方式 的切换，通过“温度变化曲线显示”窗口下面的“工作 /调试”按钮实现。 图 4-9. CAN 通信温度控制系统发送报文显示窗口 自动应答报文标识符中的节点号为本地节点号，来自于温度变化曲线显示窗口下面的“本地节点号”窗口中，可以在 0-63 的范围内手工设置 ，系统启动时的初始值为 63。命令代码和数据长度由通信协议确定，可以在应答命令表中查到。数据部分 第 1 字节 的本地节点号 同样来自于“本地节点号”窗口中的设置值 ，通道地址 与接收的 查询命令 中的通道地址相同 。应答的数据内容由查询命令确定， 取自 通道温度控制信息窗体对应的窗口中 。 人为产生的报文不必全部手工生成，只要在命令选单中选择要发送的命令，在对应的窗口中填入节点号（可与本地节点号不同）、通道号以后，报文的标识符以及表明本地地址的数据字节将自动生成，剩下要填写的就是表示温度控制参量的数值部分。 通信调试过程中人为产生的 报文 ， 可以选择“单次发送”或“连续发送”方式。“单次发送”只将 生成的报文 传送一次，“连续发送”按一定时间间隔连续传送 报文 ，直到点击“停止发送”中止 报文的 发送为止。通信调试功能用于通信电路设计初期对 CAN 报文的发送 和接收电路进行 测试 。 4-5 时间显示 当前日期与时 间窗口的显示内容，与计算机系统的时间同步。 图 4-10. CAN 通信温度控制系统时间显示窗口 - 23 - 4-6 CAN 报文 命令解析 广播温度查询 不指明目标地址的温度查询命令（须指明通道地址）， 该命令只有通道地址，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用 “ 广播温度查询应答” 命令予以回应。回应命令中表明温度数据的整数部分和小数部分来自于“通道温度控制信息”窗体的当前温度显示窗口中。 定点温度查询 温度查询命令， 该命令只有本地地址，没有数据。 “ 调 试系统” 收到该命令以后用 “ 定点 温度查询应答” 命令予以回应。回应命令中表明温度数据的整数部分和小数部分来自于“通道温度控制信息”窗体的当前温度显示窗口中。 立即启动 /停止温度控制 启动或停止温度控制过程的命令， 该命令只有本地地址，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“立即启动 /停止应答” 命令予以回应。 如果此时温度控制处于停止状态， “ 调试系统” 会立即启动温度控制过程并在“通道温度控制信息”窗体中将温度控制状态指示转换为“启动”，同时在应答命令数据的第 2字节传送数据 80H，表明温度控制已经启动的消息。如果此时温度控制处于启动状态，“ 调试系统” 会立即停止温度控制过程并在“通道温度控制信息”窗体中将温度控制状态指示转换为“停止”。同时在应答命令数据的第 2 字节传送数据 00H，表明温度控制已经停止的消息。 定时启动时间设置 温度控制定时启动时间设置命令， 收到该命令后， “ 调试系统” 将命令中的时、分数据填入 “通道温度控制信息”窗体的启动定时时间设置窗口中。随后， “ 调试系统” 用“定时启动时间应答” 命令予以回应 ， 回应的 命令只有本地地址，没有数据。 定时停止时间设置 温度控制定时停止时间设置命令， 收到该命令后， “ 调试系统” 将命令中的时、分数据填入 “通道温度控制信息”窗体的停止定时时间设置窗口中。随后， “ 调试系统” 用“定时停止时间应答” 命令予以回应， 回应的 命令只有本地地址，没有数据。 控制温度设置 温度控制值的设置命令，收到该命令后， “ 调试系统” 将命令中温度设置数据的整数和小数部分填入 “通道温度控制信息”窗体的控制温度设置窗口中。随后， “ 调试系统”用 “ 控制温度设置 应答” 命令予以回应 ，回 应的命令只有本地地址，没有数据 。 温度控制数据设置 温度控制数据设置命令，收到该命令后， “ 调试系统” 将命令中温度控制数据的 2个字节填入 “通道温度控制信息”窗体的控制数据设置窗口中。随后， “ 调试系统” 用 “ 控制数据设置 应答” 命令予以回应 ，回应的命令只有本地地址，没有数据 - 24 - 控制状态查询 温度控制工作状态查询命令， 该命令只有本地地址和查询类型标识，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“ 控制状态查询 应答” 命令予以回应。 如果此时温度控制处于停 止状态， “ 调试系统” 会立即启动温度控制过程并在“通道温度控制信息”窗体中将温度控制状态指示转换为“启动”，同时在应答命令数据的第 3字节传送数据 80H，表明温度控制已经启动的消息。如果此时温度控制处于启动状态，“ 调试系统” 会立即停止温度控制过程并在“通道温度控制信息”窗体中将温度控制状态指示转换为“停止”。同时在应答命令数据的第 3 字节传送数据 00H，表明温度控制已经停止的消息。 控制启动定时时间查询 控制启动定时时间查询命令， 该命令只有本地地址和查询类型标识，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“ 定时启动时间 应答” 命令予以回应。 回应命令中定时启动的 时和分数据来自于“通道温度控制信息”窗体的 定时启动时间 显示窗口中。 控制停止定时时间查询 控制停止定时时间查询命令， 该命令只有本地地址和查询类型标识，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“ 定时停止时间应答 ” 命令予以回应。 回应命令中定时停止的时和分数据来自于“通道温度控制信息”窗体的定时停止时间显示窗口中。 控制温度设置值查询 控制温度设置值查询命令， 该 命令只有本地地址和查询类型标识，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“ 控制温度设置查询 应答” 命令予以回应。 回应命令中控制温度值的整数部分和小数部分来自于“通道温度控制信息”窗体的设置温度显示窗口中。 温度控制数据设置值查询 控制数据设置值查询命令， 该命令只有本地地址和查询类型标识，没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“ 控制数据查询应答 ” 命令予以回应。 回应命令中控制数据的2 个字节来自于“通道温度控制信息”窗体的控制数据设置显示窗口中。 。 设备在线查询 查询设备接入情况的命令， 没有本地地址，也没有数据。 “ 调试系统” 收到该命令以后用“ 设备在线查询应答 ” 命令予以回应。 回应命令中包含本地地址信息。 时间广播 时间消息发布命令，包含当前时、分、秒数据。情况允许的情况下，每秒钟发布一次。 “调试系统” 收到该命令后，用收到的时间数据更新系统时间并显示。 日期广播 日期消息发布命令，包含当前年、月、日、星期等数据。情况允许的情况下，每小时发布一次。“调试系统”收到该命令后，用收 到的日期数据更新系统日期并显示。 - 25 - 五 、 CAN 通信温度控制 电路调试系统 5-1 系统组成 CAN 通信温度控制电路调试系统（简称 “ 调试系统” ）是一个以 CAN 总线为通信手段的模拟四通道温度控制 管理 环境，用于调试同样以 CAN 总线为通信手段的温度控制系统的全部功能。系统由 4 通道温度控制信息显示，时间信息显示、通信调试消息显示 三个窗体构成前台操作环境， CAN 报文收发，控制命令解析与执行，窗体显示刷新等模块在后台支撑系统运行。 图 5-1.CAN 通信温度控制管理系统模拟运行环境 5-2 温度控制信息显示 通道 温度控制信息 显示窗体 由控制参量显示和控制数据查询信息显示二个部分组成 。温度控制参量是对温度控制系统实施控制所需的具有物理意义的控制量。 控制数据查询信息是温度控制系统对“调试系统”查询保温的应答结果。 4 个通道的温度控制显示窗体具有相同的显示内容。 控制参数的置入与 报文 的发送操作 温度控制命令包括控制温度设定和控制启动 /停止设定二大类，每一类命令都包括 带有参数的控制命令和 不带有 参数的控制命令。因此，“调试系统”实施的控制动作包含参数置入和命令发送二个内容。 a. 温度设定命令 在“设置 温度 ”窗口中置入温度的整数部分和小数部分，点击后面的“设置”按钮， - 26 - “调试系统”将 发送“控制温度设置”报文 。 有效接收该报文的节点将以“控制温度设置应答”报文予以回应。 图 5-2. CAN 通信温度控制管理系统控制温度设置窗口 b. 温度控制 数据设置 命令 在“ 数据 设置”窗口中置入 2 字节温度控制数据 ，点击后面的“设置”按钮，“调试系统”将 发送“温度控制数据设置”报文 。 有效接收该报文的节点将以“温度控制数据设置应答”报文予以回应。 图 5-3. CAN 通信温度控制管理系统温度控制数据设置窗口 c. 温度控制启动 /停止命令 温度控制启动 /停止命令由立即启动 /停止、定时启动 /停止 2 组命令组成。 点击“启动 /停止”按钮， “调试系统” 将 发送 “启动 /停止”温度控制 报文 。 有效接收该报文的节点将以“ 启动 /停止 应答”报文予以回应。 如果应答报文中数据部分的第 2 字节为 80H，表明温度控制已经启动， “调试系统”将“通道温度控制信息”窗体中的温度控制状态指示转换为“启动”。如果应答报文中数据部分的第 2 字节为 00H，表明温度控制已经停止， “ 调试系统” 将“通道温度控制信息”窗体中的温度控制状态指示转换为“停止”。 图 5-4. CAN 通信温度控制管理系统温度控制立即启动 /停止设置窗口 在“定时启动” 后面的窗口置入时（ 0-23）分（ 0-59）时间数据，点击后面的“设置”按钮， “ 调试系统” 将 发 送“定时启动” 报文 。 有效接收该报文的节点将以“ 定时启动 应答”报文予以回应。 图 5-5. CAN 通信温度控制管理系统 温度控制定时启动 时间 设置窗口 在“定时停止” 后面的窗口置入时（ 0-23）分（ 0-59）时间数据，点击后面的 “设置”按钮， “ 调试系统” 将 发 送“定时 停止 ” 报文 。 有效接收该报文的节点将以“ 定时 停止应答”报文予以回应。 - 27 - 图 5-6. CAN 通信温度控制管理系统 温度控制定时停止 时间 设置窗口 温度控制数据查询 报文 的发送与查询结果的显示操作 “调试系统”支持 7 条温度控制数据 与状态 查询命令的发送， 涉及温度测量结果 、延时启动 /停止时间、 温度控制 工作状态 三个方面内容的查询操作 。 a. 当前温度查询 当前温度查询命令有 2 条，一条是不指定地址的“广播温度查 询”命令，另一条是“定点温度查询命令。 点击 “广播查询”按钮，将启动“广播温度查询”报文的发送操作。 温度控制系统收到 该报文 后， 用“广播温度查询应答”报文 予以回应，回应的温度数据置入“当前温度”窗口中，同时存入用于温度变化曲线显示的数据缓存区。 点击 “定点查询”按钮，将启动“定点温度查询”报文的发送操作。 温度控制系统收到 该报文 后， 用“定点温度查询应答”报文 予以回应，回应的温度数据置入“当前温度”窗口中，同时存入用于温度变化曲线显示的数据缓存区。 图 5-7. CAN 通信温度控制管理系统 当前 温度信息查询窗 口 b.定时启动 /停止温度控制时间查询 点击 “定时启动”后面的“查询”按钮，将启动“启动定时查询”报文的发送操作。温度控制系统收到 该报文 后， 用“启动定时查询应答”报文 予以回应，回应的 时、分 数据置入 “查询”按钮前面对应的 窗口中。 点击 “定时停止”后面的“查询”按钮，将启动“停止定时查询”报文的发送操作。温度控制系统收到 该报文 后， 用“停止定时查询应答”报文 予以回应，回应的 时、分 数据置入 “查询”按钮前面对应的 窗口中。 图 5-8. CAN 通信温度控制管理系统 统温度控制 定时 启动 /停止时间查询窗口 c. 温度控制参数查询 点击 “设置温度”后面的“查询”按钮，将启动“温度设置查询”报文的发送操作。温度控制系统收到 该报文 后， 用“温度设置查询应答”报文予以回应，回应温度 数据 的整数部分和小数部分 置入 “查询”按钮前面对应的 窗口中。 - 28 - 图 5-9. CAN 通信温度控制管理系统统设置温度查询窗口 点击 “数据设置”后面的“查询”按钮，将启动“数据设置查询”报文的发送操作。温度控制系统收到 该报文 后， 用“数据设置查询应答”报文予以回应，回应的 2 字节控制 数 据置入 “查询”按钮前面对应的 窗口中。 图 5-10. CAN 通信温度控制管理系统统温度控制数据查询窗口 d. 温度控制状态查询 点击 “启动 /停止”后面的“查询”按钮，将启动“控制状态查询”报文的发送操作。温度控制系统收到 该报文 后， 用“控制状态查询应答”报文予以回应。 图 5-11. CAN 通信温度控制管理系统温度控制工作状态查询窗口 如果应答报文中数据部分的第 3 字节为 80H，表明温度控制已经启动， “ 调试系统”将“通道温度控制信息”窗体中的温度控制状态指示转换 为“启动”。如果应答报文中数据部分的第 3 字节为 00H，表明温度控制已经停止， “ 调试系统” 将“通道温度控制信息”窗体中的温度控制状态指示转换为“停止”。 其他报文 的发送操作 点击 “设备在线”按钮，将启动“设备在线查询”报文的发送操作。该报文 查询设备接入情况， 没有本地地址，也没有数据。其他节点 收到该命令以后用“设备在线查询应答” 命令予以回应。回应命令中包含 的本地节点号填入在线节点列表中 。 图 5-12. CAN 通信温度控制管理系统在线节点列表窗口 点击 “时间广播”按钮，将启 动“时间广播”报文的发送操作。该报文发布 时间消息，包含当前时、分、秒数据。 点击 “日期广播”按钮，将启动“日期广播”报文的发送操作。该报文发布 日期消