KS50无线数传模块产品说明.docx
《KS50无线数传模块产品说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《KS50无线数传模块产品说明.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
KS50无线数传模块产品说明
WIRELESSDATATRANSMITTER-RECEIVER
KS50系列无线数传模块
产品说明
2011年4月
info@
北京驰润达通信技术公司
KS50系列无线数传模块根据功率的不同分为三个型号分别是KS50S、KS50L、KS50M本文的正文部分介绍了KS50S。
KS50L和KS50M与KS50S的不同点参见附件1和附件2
一、特点和用途
1、用于200米短距离数据通信传输；
2、独特的外观设计，方便安装；
3、透明式数据传输，无需改变原有通信程序及连接方法；
4、具有省电功能和省电控制输出端。
中心站可空中唤醒分站；
5、多种接口模式，便于总线结构使用；
二、技术指标
综合指标
☆工作频段：
433.000MHz-437.000MHz
☆功率：
100毫瓦
☆接收灵敏度：
-110dB
☆工作温度：
－30～＋60℃
☆天线阻抗：
50Ω
☆工作电源：
DC5V
☆无线码速率：
9600、19200、38400、57600
☆接口速率：
9600、19200、38400、57600
☆发射电流：
120毫安
☆待机电流：
50毫安、2毫安（省电）
☆接口标准：
TTL电平
☆尺寸：
50×34×13mm
☆重量：
30g
☆数据传输延时：
≤128字节时间
三、各部分作用
1、外形示意图：
见图4―1
2、安装方法：
本机有两个固定螺丝位置，安装时将底板按螺孔位置打好安装孔。
安装尺寸和安装示意图如下：
在这个图中安装底板的尺寸与银行卡的尺寸相同，从这个图中也可直观的看出模块的大小。
3、连接插座：
本机的连接插座由两芯和五芯的两个插座组成，其功能如下
两芯电源线插座：
VCC：
直流正电源输入，电压范围为12±3V
GND：
电源地
五芯数据线插座：
RXD：
模块的串口接收，与上位机的TXD相连
TXD：
模块的串口发送，与上位机的RXD相连
GND：
地线（与电源地相连）
UPI：
上位机唤醒模块的输入端子。
本端子只在省电模式下使用，高电平有效。
也可做电源切断控制。
UPO：
模块唤醒其它设备的输出端子，高电平为唤醒。
3、收发指示灯：
本机有一红绿双色指示灯指示模块工作状态。
灯名称
POW
TXD
RXD
灯状态
红灯亮
红灯亮
绿灯亮
含义
模块上电
发射数据
接收数据
四、使用KS50模块与有线通信方式的区别
1、两设备间通信关系及硬件连接相同
如果用TX表示在设备的端口上数据发送（数据离开功能块）的端子，用RX表示在设备的端口上数据接收（数据进入功能块）的端子，则设备A与设备B之间的串口连接如下图1所示。
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，则两设备通过绿框内的连线进行串口通讯的连接如下图2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之间的通信连接如下图3所示。
对比图2与图3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、点对多点连接关系相同
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连接所有从设备连接在485通信总线上。
连接示意图如下：
若用无线数传模块替代有线连接示意图如下，所有从设备与主设备的连接关系与有线连接一样均为总线连接关系。
3、与有线连接的不同点
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4点。
在注意以下4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看做是一段连线。
不同点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。
只要两个设备间约定一致就可以通信。
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）。
接口速率也可设置。
使用无线模块通信时要做到两个无线和两个设备的串口帧格式一致。
设备A和与之相连的模块的串口速率一致，设备B和与之相连的模块的串口速率一致。
最简单的做法是使模块和设备的串口帧格式一致、串口的速率与无线速率一致。
不同点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。
示意图如下
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。
KS50的T根据传输字节的长短略有不同，示意图如下
关于收发数据间的延时的详细计算参见6.2《接口模式》。
不同点3：
有线连接时串口通信是全双工的
无线模块的通信是半双工的。
既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。
4、编程要点
使用模块串口与使用有线连接相比应注意以下几点：
a、在无线网络中串口帧格式要一致
b、每个站点串口速率要与无线模块设置一致
c、点对多点通信时，主设备与从设备之间的连接关系为总线连接关系
d、数据传输有一定延时
e、在上电时模块会主动发送一些状态数据，上位机程序应做相应处理。
f、模块为半双工通信，收发不能同时进行
五、测试软件的作用及使用
使用测试软件测试和设置模块时连接示意图如下：
使用测试软件的目的有如下几点：
1、设置模块的参数
2、了解模块及信道的通信质量
按标准无线网络设计的步骤是：
A：
测试应用环境的无线电场强。
B：
根据测试的无线电场强设计模块的功率、天线的类型、天线的高度、馈线的粗细等设备指标。
但在实际的无线电组网中系统集成商往往不具备组网的专用知识及专用设备，通常的做法是根据经验先架设总台的天线，在车上设一分台，利用测试软件测试通信质量，检验组网的可行性。
3、调试用户系统
在用户的应用系统调试过程中，用户往往在出现问题时不易分清是收发那一方的问题，可在调收的时候利用测试软件做发射端的上位机，调发的时候做接收端上位机。
4、测试软件的使用可参见测试软件的帮助栏目。
测试软件的主画面见图7-1。
图7―1
六参数和模式详解
6.1一般参数设置
6.1.1串口设置
6.1.2无线速率设置
6.1.3发送功率
6.2串口模式
6.2.1发送过程和串口模式
每一次模块通信时都存在着3个地方的数据传输，下图是A站点传输数据到B站点三种数据传输的示意图：
当A端发送数据给B站点时首先A端上位机通过串口发送数据给无线模块，无线模块收到数据后按一定的策略通过无线电路发送数据，这个发送的策略我们称之为发送策略。
B端无线模块收到数据后再按一定策略发送给B端上位机。
这个接收的策略我们称之为接收策略。
KS50的发送策略是固定的。
在发送端数据的发送是按包来划分的，当传输的字节间的间隔大于3.5个字节所用的时间时，正在传输的一包结束，串口上再有数据时新的一包开始，示意图如下：
要发送的数据首先进人发送缓冲区，模块不断的检测缓冲区的数据，当缓冲区的数据大于等于60个字节,模块将60个字节组成一帧数据,通过无线发送出去，如果要传输的一包已经结束而余下的这一包的数据不够60个字节，模块也将余下的数据组成一帧发送出去。
发送完成后再看缓冲区是否还有数据要发送，如果还有再按上面的原则发送数据。
示意图如下：
接收策略有3种不同的模式，我们称之为接口模式。
它们分别是透明模式、MODBUS模式和被动模式。
模块收到数据帧后马上将收到的数据传送给上位机的处理方式称为透明模式。
模块收到数据帧后并不把数据传送给上位机，而是看这一包数据是否结束，如果还没有结束就将数据存储到接收缓存其中，直到这一包数据全部接收完毕才将数据传送给上位机的处理方式称为MODBUS模式。
模块收到一包数据后并不马上传送给上位机，而是存储在接收缓存中，等待上位机询后才将数据传送给上位机的处理方式称为被动模式。
接收和发送都有缓存区，KS50的接收和发送缓存区的大小是500个字节，当缓存中的数据超过这个大小后，数据将会丢失。
下图是不同的串口速率，不同的无线速率下数据的传输时序图：
从这3个波形图中可以看出，当串口速率等于或大于无线速率时透明模式和MODBUS模式的区别主要是传输的延时不同，MODBUS模式的传输延时总是大于透明模式。
当无线速率大于串口速率时，除了透明模式的延时较小以外，透明模式的数据输出中间有一个较长的时间间隔，而MODBUS的数据数传是连续的，没有时间间隔。
6.2.2被动模式的协议
1、为什么要有被动的工作形式
在许多应用中每个站点的构成图如下图所示
在这个模型中每个站点中有一个单独的控制器，这个控制器控制总线上的其他设备。
与中心站点通信的无线电台只是站点总线上的从设备之一。
在工作中控制器要不断的访问总线上的设备。
当电台采用主动的方式时，系统的构成存在下列问题：
电台收到数据后就从串口发送到总线上去，这个接收数据就会与控制器发生冲突。
造成通信的无效。
同样控制器访问其它设备的控制数据也会被电台发送出去。
将无线电台设置成被动的工作模式就可避免上述问题。
在被动模式下，当无线电台收到数据后不是将数据立刻送到串口，而是将数据送到电台内的缓冲区，当控制器需要数据时再向无线电台发送专用的指令申请电台接收到的数据。
在被动模式下，发送的数据也不是任何在串口上出现的数据，控制器要用专用的指令才能发送数据。
2、缓存区
电台接收缓存：
200字节
电台发送缓存：
200字节
3、$AAR
●功能：
读无线电台收到的数据。
●语法结构：
$AAR（cr）
$——定义符。
16进制为（24H）
R——读数据标识符。
16进制为（53H）
AA——2位16进制数的电台地址：
从00到FF。
ASCII表示
（cr）——回车符0x0D。
16进制为（53H）
●响应：
有效响应：
!
AA（long）（data）（cr）
无效响应：
?
AA（cr）
没有响应：
语法错误／通信失败／地址错误
！
——有效响应的定义符
？
——无效响应的定义符
AA——2位16进制数的电台地址
（long）——双字节数据的长度最长为FFHFFH。
00H00H表示无数据。
（data）——以字节为单位的数据，数据的长度由（long）决定
（cr）——0x0D
01电台收到的数据是（01H02H03H04H05H）
●例如：
假设：
在站点总线上无线电台的地址是01
指令：
$01R（cr）
响应：
!
01（00H05H）（01H02H03H04H05H）（cr）
全部用16进制表示为：
21H30H31H00H05H01H02H03H04H05H24H
4、$AAW（long）（data）（cr）
●功能：
发送数据。
●语法结构：
$AAW（long）（data）（cr）
$——定义符
AA——2位16进制数的电台地址：
从00到FF
W——写数据标识符
（long）——双字节数据的长度最长为FFHFFH。
00H00H表示询问发送缓冲区是否空见9.6。
（data）——以字节为电位的数据，数据的长度由（long）决定
（cr）——0x0D
●响应：
有效响应：
!
AA（cr）
无效响应：
?
AA（cr）
没有响应：
语法错误／通信失败／地址错误
！
——有效响应的定义符
？
——无效响应的定义符
AA——2位16进制数的电台地址
（cr）——0x0D
●例如：
在站点总线上无线电台的地址是01
指令：
$01（00H05H）（01H02H03H04H05H）（cr）
响应：
!
01（cr）
01电台将数据（01H02H03H04H05H）发送至无线网络。
5、$AAW（00H00H）（cr）
●功能：
询问发送缓冲区是否空。
连续发送时常用这条指令询问是否能够再次发送。
每次发送前也最好用这个指令确认是否可以发送
●语法结构：
$AAW（00H00H）（cr）
$——定义符
AA——2位16进制数的电台地址：
从00到FF
W——写数据标识符
（00）——00H表示询问发送缓冲区是否空。
（cr）——0x0D
●响应：
有效响应：
!
AA（00H00H）（cr）。
参数（00H00H）表示缓冲器空
!
AA（00H01H）（cr）。
参数（00H01H）表示缓冲器不空
无效响应：
?
AA（cr）
没有响应：
缓冲器不空/语法错误／通信失败／地址错误
判断没有响应的等待时间是1.5字节的通信时间
！
——有效响应的定义符
？
——无效响应的定义符
AA——2位16进制数的电台地址
（cr）——0x0D
●例如：
01电台发送缓冲区有数据
指令：
$01W（00H00H）（cr）
响应：
!
01（00H01H）（cr）
6.3省电模式
：
透明和Modbus、被动。
缺省：
透明
1、省电的工作原理
KS50的工作从省电的角度看可分为普通模式和省电模式。
本手册的前面讲的都是KS50模块的普通模式下的工作内容。
本节描述省电模式的原理及与普通模式的不同点。
KS50模块的工作模式可通过测试软件进行设置。
在省电模式下KS50模块分为主机或从机。
可通过测试软件将KS50模块的地址设置成00：
00，表示KS50模块是主机。
设置成非00：
00表示是从机。
详见测试软件。
在省电模式下从机可工作在省电工作方式和正常工作方式下。
正常工作方式下，如果有数据发送KS50模块就处于发射状态，如果没有数据发送KS50模块就处于接收状态。
KS50的接收状态的工作电流是50毫安。
省电工作方式下KS50模块是在接收和睡眠两种状态下交替工作的。
接收状态时KS50模块的工作同正常工作方式的接收状态，此时的电流就是KS50模块的接收电流。
睡眠状态时KS50模块内的绝大部分电路处于关断状态，只有定时逻辑和唤醒逻辑电路在工作。
KS50的睡眠时的耗电电流是0.5毫安。
接收状态的时间和睡眠状态的时间之和称为一个省电周期。
在省电工作方式下KS50模块总是以300毫秒的时间接收，如果在这300毫秒内收到与自身地址相同的无线唤醒信令则进入正常工作方式。
如果在这300毫秒内收到与自身地址不同的无线唤醒信令或没有收到无线唤醒信令则进入睡眠状态。
省电周期为睡眠状态的时间+300毫秒接收时间。
在省电模式下从机KS50模块的实际耗电可用下式计算。
耗电=0.5+（300*85）/TT：
省电周期，单位毫秒。
例如：
T=25000毫秒耗电=0.5+（300*85）/25000=1.52毫安
例如：
T=2500毫秒耗电=0.5+（300*85）/2500=10.9毫安
如果以普通模式的85毫安电流和25秒省电周期下的电流为1.52毫安相比，省电工作方式可以大大的节省KS50模块的耗电。
省电模式下从机两种工作方式的转换见下图。
请在下图中注意区分模式、工作方式、工作状态三个名词之间的区别。
2、省电模式的工作过程
在一个从机省电系统中，如果从机工作在省电模式，主机可工作在普通模式或省电模式。
若主机设置成省电模式，当主机发射数据时不是直接发送数据而是在发送数据之前由主KS50模块在无线信道上发送一个省电周期的唤醒信令，唤醒KS50模块的地址由主KS50模块从发送数据的数据流中获得。
当主机设置成普通模式时：
主机要发送数据前先要给主KS50模块发送一个分KS50模块唤醒指令。
唤醒指令的格式为：
1FH2FH3FH4FH5FH6FH7FH8FHE3HXXHXXH其中XX：
XX为分KS50模块的地址的16进制形式。
然后再将要发送的数据送给主KS50模块。
由于KS50模块的内存限制，在省电的模式下向主KS50模块输入的数据长度不能超过200个字节。
在省电模式下。
若是主机发起一次通信，通信的过程如下：
主机向主KS50模块发送数据，主KS50模块根据码流中的地址唤醒相应的分机。
分机被唤醒后进入正常工作方式的接收状态并接收主机发送的数据。
KS50模块从串口输出数据给上位机，上位机根据应用情况决定是否向主机（主KS50模块）回复数据。
数据收发完成后在一个唤醒延时内没有接收到数据信号，分机进入省电工作方式。
与普通模式相比省电模式的响应将被延迟一个唤醒时间。
其长度是一个省电周期的时间。
连接图见下图。
若是分机发起一次通信的过程如下：
与分机相连的上位机通过在DTR端子上加上一个长度大于64毫秒的正脉冲，唤醒分机进入正常工作方式。
我们称这个时间为唤醒时间2。
然后上位机要发送的数据送给从机。
从机向主机发送数据，主机根据应用的情况决定是否向分机回复数据。
当数据收发完成后若唤醒延时内没有接收到数据信号并且DTR线上是0电平，分机进入省电工作方式。
省电模式下的时序如下图所示：
在图中的A点KS50模块上电，在一段时间的正常工作方式后到B点，KS50模块进入省电工作方式。
在C点空中有无线信令要唤醒KS50模块，在D点KS50模块进入接收状态，稍后被唤醒，唤醒输出变高。
经过一个唤醒延时时间后到达E点，KS50模块进入省电工作方式。
在F点上位机唤醒输入UPI变高KS50模块被唤醒，相应的唤醒输出UPO也变高，KS50模块进入接收状态，经过一个唤醒延时时间后到达G点，KS50模块进入省电工作方式。
3、省电的参数设置
省电模式下的参数都可以在测试软件中设置。
省电模式下需要设置的参数如下：
工作模式：
设置为省电模式。
从省电的分机状态设置成其它状态或进行相反的设置要重新上点KS50模块才能设置成功。
当需要重新上电时测试软件会弹出提示信息。
省电地址：
站点地址长度为2个字节，可设置65535个地址。
在点对多点的系统中中心站设为主站，地址为00：
00。
从站设为分站，地址从00：
01开始。
在省电模式下主站的工作过程与从站完全的不同。
主站在唤醒从站时需要被唤醒从站的地址，主站的唤醒地址可隐含在发送的数据中。
如果主站的唤醒地址为FF：
FF表示唤醒所有从站。
因为有许多的通信协议的数据中都隐含有目的地址，如MODBUS等。
所以F21主站KS50模块能从这样的数据中得到数据中隐含的设备地址。
为了得到隐含的唤醒地址需要给KS50模块设置四个隐含目的地址参数。
第一个是数据流中地址数据的起始位置。
第二个是地址占的字节长度。
第三个是站点上从设备地址的最大数。
第四个是地址的类型。
F21系列KS50模块通过数据流中的设备地址计算出KS50模块的省电地址。
设备的省电地址也就是分站的站点号。
下面是不同的数据格式时这些参数之间的关系：
数据起始位置
最小长度
最大长度
表达设备地址范围
ASCII码
9－字节长度
1
4
1－65535
BCD码
9－字节长度
1
2
1－9999
16进制数
9－字节长度
1
2
1－65535
当每个站点上只连接一个设备时，设备的地址应与站点地址相同。
当每个站点上连接的设备不止一个时，假设最大的设备连接数量为M，站点号用N表示则在第N号站点的从设备的地址编号应在如下的范围里：
（N-1）*M+1至N*M。
计算时一定注意站点地址与设备地址是有区别的。
只有当每个站点只连接一个设备时这两个地址才相同。
下面举例说明省电模式下隐含的唤醒KS50模块的地址设置。
网络构成图如下：
在这个例子中上位机使用组态软件。
每个站点使用研华的数据采集电模块。
其中1号站的站号是0001H，使用3个模块共有3个设备地址。
2号站的站号是0002H，使用4个模块共有4个设备地址。
3号站的站号是0003H使用5个模块共有5个设备地址。
共有3个分站站点。
主站的站号是0000H。
根据KS50模块的通信协议，数据流中地址数据的起始字节为2，地址占的字节数为2（例如：
读数据的指令为#（Addr）U,其中（Addr）为第二字节，长度为两字节），站点上设备地址的最大数为5（站点3上设备最多），地址类型为ASCII型。
主站的设置的界面如下：
省电周期：
接收状态的时间和睡眠状态的时间之和称为一个省电周期。
省电周期越长KS50模块越省电，但当省电周期大于30秒后省电效果会变得不太明显，指令延时时间过长。
建议省电周期不要大于30秒。
唤醒延时：
在省电模式下KS50模块工作在省电工作方式。
当外在条件将KS50模块唤醒后KS50模块进入正常工作方式。
在正常工作方式下，KS50模块内有一个定时器开始计时，计时器计时到唤醒延时时间后KS50模块进入到省电工作方式。
如果有收发事件，定时器被清零，收发事件结束后定时器再开始计时。
KS50的省电模式是根据模块没有收发数据时是否关闭大部分电路和功能分为：
不省电和省电。
KS50的接口模式根据模块收到数据后的处理方式分为透明和MODBUS和被动。
在不省电
若用户的通信程序是自己编制的并且程序中有等待判断是否超时的程序操作，请在上述程序中将延时时间计算在内。
例如下图A、B两点间需进行通信，通信的过程如下：
A向B发三字节命令，B收到命令后向A发100字节应答数据，若A发命令后在TS时间内没有收到B发的应答数据则A显示通信故障信息。
通信过程框图见右图。
已知模块的无线速率为9600，接口速率为9600。
B处理命令的时间为1ms、100字节数据通信时间为100ms数据延时时间为128ms。
求TS。
TS应大于等于：
259ms=128ms（A发后B收到的延时）+1ms（B处理命令的时间）+128ms（B发后A收到的延时）+60ms（三字节数据通信时间）+2ms（时间的余量）
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TS=259ms。
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TS=259ms。
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这一数值。
升级会员 