工業通信協議的案例
工業通信協議怎么選？MQTT/REST/OPC UA 選型指南來了
<p>工業4.0時代，機器、傳感器與系統的高效聯網是數字化轉型的核心，而選對通信協議，直接決定了系統的流暢度、可靠性和擴展性。但面對MQTT、REST、OPC UA這三大主流協議，很多工程師都會陷入選擇困境：輕量級傳輸該用哪個？工業設備互聯選誰更安全？云平臺集成哪款更適配？......</p><p><br></p><p>今天我們將探討最常見的通信協議，從它們的工作原理，到它們的優勢和局限，助您輕松找到合適的標準，確保您的應用程序盡可能順暢、高效、可靠地運行。</p><p><br></p><h2><strong>MQTT、REST 和 OPC UA 什么區別？</strong></h2><p>下圖是通信協議及其最適合應用的簡要介紹。這些通信標準并不是完全獨立運作的，它們常常相互結合，使得一種協議的優勢能夠彌補另一種協議的缺陷。例如，你經常會看到"OPC UA over MQTT"，即以MQTT消息的形式傳輸OPC UA數據，以提高安全性并節省帶寬。
展開 如何快速理解通信的硬件層協議與軟件層協議？
通信協議介紹
眾所周知通信協議就是一種數據傳輸的協議規范，從軟硬件層面可以分為硬件層通信協議和軟件層通信協議。
為了更加形象的理解軟硬件層面的通信協議，我們將通信比作交通，通信的硬件層協議比作各國的公路標準，各國的公路標準類似于不同的硬件層協議標準；通信的軟件層協議比作各國的交通規則，各國的交通規則類似于不同的軟件層協議標準。
三分鐘教你讀懂通信協議
進入通信行業，你會發現，無論在哪個崗位，都繞不開“協議”。
前輩大牛們不斷叨叨：
“一定要學好協議”
“有問題翻翻協議”
“實現符不符合協議”
......
協議到底是什么？為什么大家都在強調協議的重要性？學習協議有哪些注意事項？今天小編就給大家簡單介紹下相關內容。
無論你是對協議還一頭霧水的通信專業“后浪”，還是已經在利用協議解決工程問題、游刃有余的“前浪”，希望這篇文章都能讓你有所收獲。
01.協議是什么
狹義的協議就是網絡協議，是通信計算機雙方必須遵從的一組約定，如怎樣建立連接、怎樣互相識別等。只有遵守約定，計算機之間才能相互通信交流。
廣義上，各個行業組織出的技術規范與技術報告，國家標準，以及特定的具體業務信令流程，都可以稱為“協議”。
除了“協議”之外，還經常聽說“規范”、“標準”等，他們之間的聯系與區別可以參考下圖。
業界有數以千計的標準化和行業組織，國際的如ITU、3GPP，國家的如中國的CCSA、歐洲的ETSI。這里我們以3GPP為例進行介紹，這也是我們日常工作中接觸最多的組織之一。
（下文提及的“協議”都是指廣義上的協議。）
02.為什么學協議
當然是因為它重要呀！
展開 動圖演示常用通信協議原理
1
SPI傳輸
▲ 圖1 SPI 數據傳輸
▲ 圖1.2 SPI數據傳輸（2）
▲ 圖1.3 SPI時序信號
2
I2C傳輸
▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式
3
UART傳輸
▲ 圖1.3.1 PC 上通過UART來調試MCU
▲ 圖1.3.2 RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊
串口通信相關文章:STM32串口通信基本原理。
4
紅外控制
▲ 圖1.4.1 紅外控制信號也是一個串行通訊信號
紅外通信相關文章請移步此處:詳解紅外遙控編解碼。
幾個不錯的通信協議動圖
來源 | 汽車ECU開發
你可能在別的地方見到過了。感覺畫的比較形象，搬運收藏起來。
這些顯示電子系統中信號波形的動圖，有助于幫助我們理解傳輸的機理。
1 SPI傳輸
▲ 圖1 SPI 數據傳輸
▲ 圖1.2 SPI數據傳輸（2）
▲ 圖1.3 SPI時序信號
2 I2C傳輸
▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式
3 UART傳輸
▲ 圖1.3.1 PC 上通過UART來調試MCU
▲ 圖1.3.2 RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊
4 紅外控制
通信協議難懂搞不定？來看這些
下
面這些顯示電子系統中信號波形的動圖，有助于幫助我們理解傳輸的機理，分享給大家。
1、SPI傳輸
圖1 SPI輸出傳輸
圖2 SPI數據傳輸（2）
圖3 SPI時序信號
2、I2C傳輸
圖4 I2C總線及尋址方式
3、UART傳輸
圖5 PC上通過UART調試MCU
圖6 RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊
4、紅外控制
圖7 紅外控制信號也是一個串行通訊信號
圖8 紅外信號接收與放大整形電路
圖9 紅外接收光電管控制繼電器電路
5、串并轉換電路
圖10 串入、并出移位寄存器
圖11 由八個D寄存器組成的移位寄存器
圖12 串行傳輸示意圖
6、其他動圖
圖13 PWM控制LED亮度
圖14 PWM控制LED亮度
圖15 調幅與調頻信號
圖16 相位調制信號
圖17 方波邊沿抖動波形
展開 干貨 | SPI、I2C、UART...常見通信協議的動圖
分享幾個有趣動態圖，感覺畫的比較形象，建議收藏起來。
這些顯示電子系統中信號波形的動圖，有助于幫助我們理解傳輸的機理。
01
PART
SPI傳輸
圖1.1 SPI數據傳輸(1)
圖1.2 SPI數據傳輸(2)
圖1.3 SPI時序信號
02
PART
I2C傳輸
圖2 I2C總線以及尋址方式
03
PART
UART傳輸
圖3.1 PC上通過UART來調試MCU
通信協議搞不定？看完這些動圖恍然大悟~
下面這些顯示電子系統中信號波形的動圖，有助于幫助我們理解傳輸的機理，分享給大家。
1
SPI傳輸
▲ 圖1 SPI輸出傳輸
▲圖2 SPI數據傳輸（2）
▲ 圖3 SPI時序信號
2
I2C傳輸
▲ 圖4 I2C總線及尋址方式
3
UART傳輸
▲ 圖5 PC上通過UART調試MCU
▲ 圖6 RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊
4
紅外控制
▲ 圖7 紅外控制信號也是一個串行通訊信號
▲ 圖8 紅外信號接收與放大整形電路
▲ 圖9 紅外接收光電管控制繼電器電路
5
串并轉換電路
▲ 圖
國產接口芯片兼容替換TI MM1192，用于通信設備協議
工采網代理的HBUS芯片 - MS1192是適用于HBS總線規范（日本電子工業協會）的適配器芯片，具備發送接收數據的功能。在發送接收單元中采用AMI編碼方式，可使用雙絞線進行互聯，信號傳輸采用差分方式。
HBS協議對國際標準化組織(ISO)提出的開放系統互連(OSI)七層模型作了精簡，引用了其中的1，2，7層，由三層結構組成，分為物理層、數據鏈路層和應用層。
物理層描述了信號模式和傳輸介質。信號線采用普通的雙絞線。HBS總線上的信號采用脈寬編碼的方式。由于選用的HBS通信芯片要求傳輸信號的頻率最大在 10 kHz左右，所以采用50μs低電平，50μs高電平表示邏輯“0”；50μs低電平，150μs高電平表示邏輯“1”。采用這種方式，抗干擾能力強。接收端通過計算兩個下降沿之間的時間來判斷邏輯“0”和邏輯“1”。協議的數據鏈路層主要是通訊幀結構的設計。通訊以幀的形式進行，所有從主機模塊發出的幀是定長的，數據幀的內容包括起始字節、地址字節、數據字節、校驗字節。
芯片采用單電源5V供電，并且內部集成了輸出三極管以減少外圍電路所需的器件數量。接口芯片 - MS1192一般主要用于電話及相關設備、安全裝置、AV設備、空調設備等。
主要特點：
脈沖變壓器置換
高可靠性
可在 5V 單個電源下工作
低成本
外接零件少、設計簡單
波特率可達 119200bps
應用：
電話及相關設備
空調設備
安全設備
AV 裝置
內部框圖：
目前接口芯片 - MS1192型號產品大量現貨供應，有需求的聯系：13392805792(微信同號)
展開 收藏 | SPI\I2C\UART...常見通信協議的動圖
分享幾個有趣動態圖，感覺畫的比較形象，建議收藏起來。
這些顯示電子系統中信號波形的動圖，有助于幫助我們理解傳輸的機理。
01
PART
SPI傳輸
圖1.1 SPI數據傳輸(1)
圖1.2 SPI數據傳輸(2)
圖1.3 SPI時序信號
02
PART
I2C傳輸
圖2 I2C總線以及尋址方式
03
PART
UART傳輸
圖3.1 PC上通過UART來調試MCU
首個融入IP協議的無線通信標準——6LoWPAN
LR-WPAN是為短距離、低速率、低功耗無線通信而設計的網絡，可廣泛用于智能家電和工業控制等領域。IETF組織于2004年11月正式成立了IPv6 overLR-WPAN（簡稱6LowPan）工作組，著手制定基于IPv6的低速無線個域網標準，即IPv6over IEEE 802.15.4，旨在將IPv6引入以IEEE 802.15.4為底層標準的無線個域網。其出現推動了短距離、低速率、低功耗的無線個人區域網絡的發展。IEEE 802.15.4是LR-WPAN的典型代表，其應用前景非常廣闊，以其為基礎的研究方興未艾。
但是，IEEE802 15.4只規定了物理層 （PHY）和媒體訪問控制（MAC）層標準，沒有涉及到網絡層以上規范，而IEEE 802 15.4設備密度很大，迫切需要實現網絡化。同時為了滿足不同設備制造商的設備間的互聯和互操作性，需要制定統一的網絡層標準。IPv6以其規模空前的地址空間及開放性，對LR-WPAN產生7極大的吸引力。
1、IEEE 882.15.4技術概述
IEEE 802.15.4定義的是PHY和MAC層。
IEEE802.15.4標準的主要特征：①低速率，對于2.4GHz、828MHz、915MHz 3個頻段分別對應250Kb/s、20Kb/s和40Kb/s3種速率；②低功耗，在待機模式下可使用2節5號干電池驅動6個月以上；③低成本，一般采用硬件資源非常有限的底端嵌入式設備或更小的特殊設備；④短距離，節點信號覆蓋范圍有限，一般為10－100m；⑤低復雜度，比現有的標準低；⑥短幀長，最大幀長度為127字節；⑦多拓撲，網絡拓撲結構豐富，支持星型拓撲和點對點拓撲2種基本拓撲結構及其混合組網。
展開 
干貨｜看動圖了解各種常用通信協議原理
這些顯示電子系統中信號波形的動圖，有助于幫助我們理解傳輸的機理。
1
SPI傳輸
▲ 圖1 SPI 數據傳輸
▲ 圖1.2 SPI數據傳輸（2）
▲ 圖1.3 SPI時序信號
2
I2C傳輸
▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式
3
UART傳輸
▲ 圖1.3.1 PC 上通過UART來調試MCU
▲ 圖1.3.2 RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊
4
紅外控制
▲ 圖1.4.1 紅外控制信號也是一個串行通訊信號
▲ 圖1.4.2 紅外信號接收與放大整形電路
▲ 圖1.4.3 一個使用紅外接收光電管控制繼電器進行魚食投喂電路
#modbus rtu#基于modbus rtu通信協議串口通訊動態鏈接庫DLL V2.0
modbus rtu通信協議串口通訊動態鏈接庫DLL(以下簡稱DLL)，是為滿足工業通信需要，
針對工業領域要求上位機對PLC、工業儀表通訊實時采集與控制的組態編程而設計。
一、采用Delphi語言開發的標準串口通訊庫的基本特點
本DLL是采用Delphi語言開發的標準串口通訊庫，具有以下特點：
1)、遵循modbus rtu串口通訊協議(施耐德、西門子、臺達、永宏等品牌PLC及各類工業儀表等支持本協議)；
2)、實時性、可靠性好,通用性強;
3)、適用于多PLC聯網和上位機通信，滿足多方面的需要(聯網時可采用485總線式);
4)、函數接口功能全，操作簡單，支持modbus的大部分讀寫功能函數；
5)、附加實用轉換與讀取函數，易于快速開發(VC等非RAD開發環境的開發)；
6)、支持USB、PC擴展卡等擴展串口號;
7)、支持多種操作系統win9x/win2000/winXP(標注Win32 DLL);
8)、可在多種編程環境下使用，例如VB、VC、Delphi等開發環境。
9)、支持modbus rtu標準的功能代碼01、02、03、04、05、06、15、16且對相關功能代碼的讀取和寫如做了一些擴充更加符合工業自動化領域的工控軟件的開發，是廣大工控工程師的必備工具軟件。
二、modbus rtu通訊協議簡介
Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。
展開 三方簽約 · 生態共贏 | 海克斯康攜手贛江新區、江銅集團簽訂工業軟件戰略合作協議
2024年8月2日，江西省工業軟件先導區授牌暨項目簽約儀式在贛江新區舉行，江西省副省長夏文勇以及來自江西省政府、省工業和信息化廳、省國資委黨委、贛江新區、江西銅業股份有限公司、江西省數字產業集團、海克斯康的領導嘉賓出席本次活動。
會上，贛江新區、海克斯康和江銅集團三方簽訂了《贛江新區工業軟件戰略合作框架協議》。根據協議，海克斯康將依托全球領先的核心工業軟件技術，通過連接產業鏈上下游，助力以銅工業為代表的江西省制造業數字化轉型發展，并為江西省工業軟件產業發展強力賦能。海克斯康制造智能大中華區執行總裁郝健、海克斯康制造智能華東事業群副總裁孫江召等領導出席簽約儀式。
構建軟件生態
先導區與標桿企業凝聚發展合力
江西省副省長夏文勇指出，贛江新區成立江西省工業軟件先導區，既是積極落實國家戰略、加快補齊工業軟件產業短板的重要舉措，也是加快制造業數字化轉型升級、賦能實體經濟高質量發展的戰略選擇。贛江新區正加快在工業軟件領域形成競爭優勢，全力將先導區打造成為體現江西特色、國內一流的工業軟件產業聚集地和創新發展高地；完善產業生態，強化技術攻關和企業、人才引育，實現工業軟件與制造業融合應用，不斷提升先導區的品牌影響力和創新硬實力；凝聚發展合力，多措并舉支持工業軟件產業高質量發展。先導區對工業軟件需求旺盛、市場潛力巨大，為國內外軟件企業尤其是工業軟件標桿企業在贛發展提供了機遇。
深度融合產業
海克斯康助力數字經濟蓬勃發展
海克斯康制造智能大中華區執行總裁郝健表示，海克斯康與贛江新區有著良好的合作基礎，自2022年10月建成海克斯康贛江新區雙智賦能中心以來，經過近2年的運營，雙智賦能中心在專業培訓課程、咨詢診斷服務、技術支持與創新、院校合作等方面成績斐然。
展開 ANSYS和MODELITHICS攜手加速創建面向5G和工業物聯網的復雜無線通信系統
戰略合作伙伴關系將不斷豐富3D模型庫
2018年12月18日，匹茲堡訊 –Modelithics和ANSYS（NASDAQ: ANSS）將研發業界首款3D電磁場仿真組件模型庫，旨在幫助客戶加速設計面向5G、智能設備和工業物聯網的無線通信系統。上述合作為共享知識產權（IP）并提高射頻（RF）精度提供了新的產業模式，也有助于推進網絡設備和移動設備的微波設計進程。
無線通信設備中使用的電感器、電容器、連接器、封裝濾波器等元器件在狹小的空間內緊密封裝在一起，需要提高功能，實現產品小型化。由此形成的元器件之間的電磁場相互作用和耦合往往會被系統級設計建模方法所忽視，但它會嚴重影響電路性能，特別在較高的5G和毫米波頻率下更是如此。在仿真中預測這些相互作用和耦合影響對于在預算范圍內滿足研發時限要求至關重要。
Modelithics和ANSYS將打造由實體幾何結構和材料屬性定義的模型庫，進而適當仿真元器件和周圍環境的相互作用。無需應用激勵、邊界條件或材料屬性，即可在ANSYS? HFSS?中方便地將仿真即用型3D組件添加到更大型的系統設計中。
Modelithics的總裁Larry Dunleavey指出：“通過此次合作，分立式組件的研發人員能夠在ANSYS HFSS中打造仿真即用型3D組件，用戶可直接在更大型系統仿真中參考這些3D組件。通過3D組件開展協作，不僅有助于廠商為客戶提供HFSS仿真即用型模型，也有助于客戶首次設計就獲得成功，從而贏得競爭優勢。”
展開 