電路設(shè)計(jì)與制作（含活頁(yè)式實(shí)訓(xùn)工單） 課件 項(xiàng)目8 電路板的功能檢測(cè)評(píng)估

項(xiàng)目8電路板的功能檢測(cè)評(píng)估項(xiàng)目引入本項(xiàng)目是一項(xiàng)涉及電路板測(cè)試和評(píng)估的項(xiàng)目。旨在確保隔離控制器電路板能夠按照預(yù)期的方式運(yùn)行，以滿足其設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)電路板進(jìn)行功能檢測(cè)和評(píng)估，可以識(shí)別可能存在的缺陷或問(wèn)題，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)糾正這些問(wèn)題，確保電路板的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。項(xiàng)目將涉及使用各種測(cè)試方法和工具來(lái)驗(yàn)證電路板是否能夠正確地執(zhí)行其操作。這可能包括對(duì)電路板進(jìn)行模擬測(cè)試、用外部信號(hào)模擬輸入輸出、使用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試等等。最終目標(biāo)是確定電路板是否符合規(guī)格，并且能夠在實(shí)際應(yīng)用中可靠地工作。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)理解隔離控制器電路板的基本結(jié)構(gòu)和原理；掌握電路板測(cè)試和評(píng)估的常用方法和工具；了解電路板測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。技能目標(biāo)能夠獨(dú)立進(jìn)行隔離控制器電路板的功能檢測(cè)和評(píng)估；能夠使用各種測(cè)試方法和工具來(lái)驗(yàn)證電路板的性能；能夠分析測(cè)試結(jié)果并提出改進(jìn)意見(jiàn)。素養(yǎng)目標(biāo)幫助學(xué)生樹(shù)立創(chuàng)新精神，不斷探索新的測(cè)試方法和技術(shù)；培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任心和質(zhì)量意識(shí)，確保測(cè)試過(guò)程和結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；強(qiáng)化學(xué)生自我學(xué)習(xí)和持續(xù)學(xué)習(xí)的能力，不斷提高專業(yè)素養(yǎng)。項(xiàng)目8電路板的功能檢測(cè)評(píng)估任務(wù)1電路電氣檢查任務(wù)描述電路在設(shè)計(jì)完畢后就要進(jìn)行功能驗(yàn)證，首先要進(jìn)行的就是電路的電氣特性檢查，電路部分的檢測(cè)，通常在電路板加工制作過(guò)程中就開(kāi)展了，甚至在電路設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮后期的電路檢查規(guī)劃。電氣電路檢查后還會(huì)安排配合固件程序的功能測(cè)試，但這些涉及程序的測(cè)試往往要以電路穩(wěn)定工作為前提，電路檢查要在程序功能測(cè)試之前就進(jìn)行。但在進(jìn)入程序測(cè)試時(shí)，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)電路問(wèn)題，如通信部分的功能，既涉及到電氣電路，又涉及到程序編寫。我們必須盡可能在功能程序測(cè)試之前驗(yàn)證電路的可靠，這樣可以有效減輕后期測(cè)試的壓力。本任務(wù)主要完成隔離控制器電路板電氣功能檢查，檢查項(xiàng)目包括電路設(shè)計(jì)部分和電路加工部分，確保電氣功能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。知識(shí)儲(chǔ)備一、焊接加工的概念焊接是利用特定材料將多個(gè)母材以加熱、高溫或者高壓的方式連成一個(gè)整體，其可應(yīng)用于金屬材料，也可應(yīng)用于非金屬材料，使用廣泛。在19世紀(jì)末以前，唯一的焊接技術(shù)是將金屬加熱后用錘子敲打，使其焊接在一起，即金屬鍛焊。隨著技術(shù)的發(fā)展與需求的變化，多種焊接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，目前已成為重要的制作方法之一，從簡(jiǎn)單的日常生活用品到復(fù)雜的交通工具，都有著焊接技術(shù)的身影。知識(shí)儲(chǔ)備在電路檢查時(shí)，通常需要合理使用工具來(lái)完成，一般使用較多的是四種設(shè)備：電源、萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器。這里，我們可以利用電源輸出合理的供電電壓來(lái)測(cè)量隔離控制器的供電部分；利用萬(wàn)用表可以檢查電路中的通斷、電壓、電流、阻抗等參數(shù)；示波器可以用來(lái)觀測(cè)電路中信號(hào)的變化，如幅度、頻率等；信號(hào)發(fā)生器可以提供一定范圍和頻率的激勵(lì)信號(hào)，用于測(cè)試電路對(duì)變化信號(hào)的響應(yīng)。知識(shí)儲(chǔ)備電路檢查可以在焊接加工時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行，避免所有電路焊接完畢后再進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)往往會(huì)依據(jù)電路功能劃分，分區(qū)域測(cè)試，從供電部分開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試，這樣可以盡量減少由于電路錯(cuò)誤造成的損失。電路測(cè)試時(shí)要在斷電情況下就進(jìn)行測(cè)試，完成斷電情況的測(cè)試，再對(duì)電路上電測(cè)試。有規(guī)劃地進(jìn)行電路測(cè)試，可以有效減小故障排查的困難。一、制定測(cè)試規(guī)劃首先要制定合理的測(cè)試規(guī)劃，確定好測(cè)試的內(nèi)容，最好能以表格形式確立規(guī)范。其次要準(zhǔn)備好測(cè)試工具，依據(jù)電路功能的不同，可能需要不同的工具，如電路用于某些傳感器的接入測(cè)量，就應(yīng)當(dāng)在常用測(cè)試工具之外準(zhǔn)備實(shí)際使用的傳感器，或使用合適的信號(hào)發(fā)生器代替。最后還要詳細(xì)制定好測(cè)試步驟，尤其是一些功能較為復(fù)雜的電路，要依據(jù)電路功能劃分，分區(qū)、分功能依次測(cè)試。二、空板測(cè)試首先要對(duì)加工完成的類似圖8-1所示的PCB空板進(jìn)行目視檢查，當(dāng)然也可以借助放大鏡、顯微鏡等工具來(lái)完成這項(xiàng)工作。這里主要是看過(guò)孔、焊盤是否合乎要求；對(duì)于部分元件封裝要檢查是否利于組裝加工；對(duì)于絲印的排版，觀察其是否位置合適，有無(wú)交疊和錯(cuò)??；一般在PCB樣板加工時(shí)就會(huì)由加工方檢測(cè)由于加工工藝造成的短路斷路情況。二、空板測(cè)試其次還要用檢測(cè)設(shè)備對(duì)空板做更為詳細(xì)的檢查，這里主要借助萬(wàn)用表，一般會(huì)檢查電路中是否有設(shè)計(jì)原因或加工原因造成的短路、斷路。這里要重點(diǎn)針對(duì)電源和地信號(hào)，依據(jù)電路原理圖，用萬(wàn)用表的二極管檔測(cè)試電源供電的各個(gè)節(jié)點(diǎn)有無(wú)短路到地。在沒(méi)有焊接元件之前進(jìn)行短路測(cè)試是非常有利的，當(dāng)元件焊接好后，由于空間有限，部分測(cè)量可能較困難。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，如果能有意設(shè)計(jì)各個(gè)空焊盤作為檢測(cè)點(diǎn)，將有助于后期電路的維護(hù)檢查。知識(shí)補(bǔ)充對(duì)于PCB檢驗(yàn)是有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如IPC（國(guó)際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)）制定的一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括IPC-A-600（印制板的可接受性）、IPC-6012（剛性印刷電路板性能規(guī)范）等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如一系列的GB/T（中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）和SJ/T（電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），包括GB/T4588.3-2002（印制板的設(shè)計(jì)和使用）、SJ/T11364-2014（電子電氣產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用標(biāo)識(shí)要求）等。除了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之外，還有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、客戶標(biāo)準(zhǔn)等，這些都是針對(duì)特定的領(lǐng)域或需求而制定的。三、焊接測(cè)試焊接測(cè)試是指在將電路的元件焊接完畢后，進(jìn)行電路的測(cè)試，但這里的焊接并不意味著完成整個(gè)電路板的焊接。通常會(huì)按功能劃分電路區(qū)域，分區(qū)域焊接測(cè)試，在操作之前就制定一個(gè)較為合理的計(jì)劃步驟會(huì)有效提高測(cè)試效率，并減小測(cè)試復(fù)雜度。1.電源電路測(cè)試電源電路是首先要進(jìn)行測(cè)試的部分，在電源電路焊接完畢后，首先要測(cè)試其輸入輸出電壓是否正常，電源的波紋是否滿足要求?？梢赃m當(dāng)加上負(fù)載進(jìn)行測(cè)試供電效果，仔細(xì)查看負(fù)載變化時(shí)供電電壓的情況。另外，也要注意測(cè)試輸入電壓在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化，確認(rèn)其符合設(shè)計(jì)要求。如圖8-2所示，可以用萬(wàn)用表分別測(cè)量VCC和VSS之間的電壓，VDD和GNDD之間的電壓，看是否符合設(shè)計(jì)要求。2.控制核心電路測(cè)試控制核心電路的測(cè)試可以在確認(rèn)電源供電正常的情況下開(kāi)展，測(cè)試時(shí)首先要確認(rèn)控制電路中核心芯片的供電電壓正常，然后可以測(cè)試其時(shí)鐘部分是否正常，最后可以通過(guò)特定接口測(cè)試程序?qū)懭?。通常，可以嘗試寫入一段特定功能的測(cè)試程序，讓某一管腳輸出固定的電平序列信號(hào)來(lái)測(cè)驗(yàn)控制核心是否能正確工作。2.控制核心電路測(cè)試以隔離控制器電路為例，其核心MCU的工作需要3.3V的供電電壓，因此我們首先需要用萬(wàn)用表測(cè)試供電是否滿足要求。這里不宜直接用表筆測(cè)量芯片管腳電壓，較粗的表筆容易引起MCU管腳間的短路，可以嘗試測(cè)量芯片供電引腳周圍的濾波電容兩端電壓。2.控制核心電路測(cè)試正確的供電未必能保證隔離控制器正常工作，核心MCU工作需要有穩(wěn)定的晶振信號(hào)，隔離控制器的采用了外接8MHz的晶振，可以用示波器來(lái)測(cè)量其是否按設(shè)計(jì)要求工作。晶振波形一般是正弦波或者方波，當(dāng)輸出波形是方波時(shí)，一般上升沿比較抖，且包含了較多的高頻信號(hào)，測(cè)試方波時(shí)帶寬最好能是被測(cè)信號(hào)頻率的10倍。用200M示波器可以測(cè)試出隔離控制器工作時(shí)晶振的波形，測(cè)試時(shí)將探頭檔位調(diào)為×10檔，注意探頭就近接地，以保證信號(hào)的保真度。2.控制核心電路測(cè)試為了驗(yàn)證程序燒寫電路，可以設(shè)計(jì)一個(gè)較為簡(jiǎn)單的測(cè)試程序，如讓一個(gè)管腳驅(qū)動(dòng)LED的定時(shí)閃爍，將該程序通過(guò)燒寫接口寫入MCU。程序的成功燒寫，可以驗(yàn)證串行調(diào)試接口（SWD）電路正確，但未必能保證核心控制電路能可靠工作，通過(guò)觀察LED的閃爍，可以判斷核心電路是否能按設(shè)計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，所以通常在設(shè)計(jì)電路時(shí)，工程師會(huì)特意設(shè)計(jì)一個(gè)指示系統(tǒng)穩(wěn)定工作的LED指示燈，如果電路中沒(méi)有這樣的設(shè)計(jì)，則需要通過(guò)示波器等設(shè)備來(lái)驗(yàn)證程序的運(yùn)行。2.控制核心電路測(cè)試如圖8-3所示，是一個(gè)可供測(cè)試使用的LED電路。3.外圍輸入輸出電路測(cè)試電路板上除供電部分和核心控制部分外，會(huì)有一些依據(jù)應(yīng)用要求設(shè)計(jì)的外圍設(shè)備電路，這些電路各有不同的功能，比如。通信電路主要用于信號(hào)傳輸與處理，而輸入輸出接口則進(jìn)行數(shù)據(jù)、信號(hào)交換以及控制等，這些功能電路要依據(jù)其功能分別測(cè)試。隔離控制器的功能較為簡(jiǎn)單，外圍電路部分主要是用于通信的RS485轉(zhuǎn)換電路和輸入輸出隔離接口電路。3.外圍輸入輸出電路測(cè)試隔離控制器中的RS485轉(zhuǎn)換電路如圖8-4所示，主要用于通信，其完備的功能測(cè)試要配合帶通信功能的固件程序來(lái)完成，在電路檢測(cè)時(shí)只能簡(jiǎn)單測(cè)試下轉(zhuǎn)換芯片的供電電壓和對(duì)外通信管腳的對(duì)地電壓。3.外圍輸入輸出電路測(cè)試隔離控制器中的輸入輸出的隔離接口電路使用了光耦來(lái)隔離外部接口和系統(tǒng)信號(hào)，在測(cè)試時(shí)分別測(cè)試輸入接口和輸出接口。檢查輸入接口時(shí)，可以測(cè)試在外部信號(hào)電平下光耦接入系統(tǒng)的信號(hào)電壓，檢查外部信號(hào)在整個(gè)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)能夠產(chǎn)生有效的系統(tǒng)輸入信號(hào)。檢查輸出接口時(shí)，同樣也要測(cè)試整個(gè)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)是否都能輸出有效信號(hào)。隔離控制器中隔離輸出部分電路如圖8-5所示。知識(shí)補(bǔ)充嚴(yán)格的電路檢測(cè)通常還要包括電磁兼容（EMC）測(cè)試，指的是對(duì)電子產(chǎn)品在電磁場(chǎng)方面干擾大?。‥MI）和抗干擾能力（EMS）的綜合評(píng)定，幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)者評(píng)估其產(chǎn)品的電磁兼容性，并滿足相關(guān)的國(guó)際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試通常需要由專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室或機(jī)構(gòu)進(jìn)行，這些機(jī)構(gòu)會(huì)根據(jù)不同的國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)進(jìn)行測(cè)試，例如歐洲聯(lián)盟（EU）制定了CE認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)則有FCC標(biāo)準(zhǔn)等。在進(jìn)行EMC測(cè)試前，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)該做好充分的準(zhǔn)備工作，包括預(yù)先測(cè)試、修改設(shè)計(jì)、選擇合適的材料和組件等，以確保最終產(chǎn)品能夠通過(guò)測(cè)試并獲得認(rèn)證。項(xiàng)目8電路板的功能檢測(cè)評(píng)估任務(wù)2測(cè)試用例設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)描述隔離控制器在完成電路焊接制作，并進(jìn)行過(guò)電路檢測(cè)后，需要進(jìn)行后續(xù)的功能測(cè)試。功能測(cè)試是以最終設(shè)備功能的穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，功能測(cè)試需要配合固件程序，測(cè)試要有步驟地進(jìn)行，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，設(shè)計(jì)多個(gè)測(cè)試用例，逐步完成整個(gè)隔離控制器的功能驗(yàn)證。本任務(wù)通過(guò)多個(gè)測(cè)試固件的燒些運(yùn)行，驗(yàn)證隔離控制器功能完備性和運(yùn)行穩(wěn)定性。知識(shí)儲(chǔ)備測(cè)試用例(TestCase)的設(shè)計(jì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步驗(yàn)證電路設(shè)備的各項(xiàng)功能，一些簡(jiǎn)單的用例在電路測(cè)試期間就需要開(kāi)始檢測(cè)，用以驗(yàn)證基礎(chǔ)電路的穩(wěn)定運(yùn)行，較為復(fù)雜的通信功能驗(yàn)證就需要設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的測(cè)試用例。用例的設(shè)計(jì)要考慮到檢測(cè)操作方便開(kāi)展，還要考慮到檢測(cè)能覆蓋隔離控制器的所有功能。檢測(cè)結(jié)果可以用表格的形式詳細(xì)記錄，以便事后開(kāi)展分析，幫助系統(tǒng)的后續(xù)改進(jìn)。下面以隔離控制器的功能驗(yàn)證為例，給出用例設(shè)計(jì)和實(shí)施的具體案例。一、用例設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)固件燒寫和運(yùn)行最簡(jiǎn)單的用例莫過(guò)于閃爍一盞LED燈，這一用例用于驗(yàn)證隔離控制器的編程接口能順利工作，驗(yàn)證隔離控制器主控部分穩(wěn)定工作。使用隔離控制器的編程接口，將設(shè)計(jì)好的測(cè)試程序?qū)懭肟刂破?，斷開(kāi)編程器的連接，將12V電源接入隔離控制器的V+和V-接口端子，實(shí)現(xiàn)隔離控制器的上電運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)主芯片PA0管腳上連接的雙色LED燈紅色引腳每隔500ms切換電平狀態(tài)，使得紅色指示燈每秒閃爍一次。課堂思考如指示燈未能按預(yù)期閃爍，如何排查故障？2.系統(tǒng)指示燈測(cè)試隔離控制器中針對(duì)7路輸入和8路輸出分別設(shè)計(jì)了15路獨(dú)立的指示燈，可以設(shè)計(jì)一個(gè)用例來(lái)測(cè)試該15路指示燈是否能準(zhǔn)確工作，這樣可以有利于利用這些指示燈為后面測(cè)試輸入輸出端口服務(wù)。2.系統(tǒng)指示燈測(cè)試將隔離控制器主芯片所接入的15路指示燈依次點(diǎn)亮熄滅，形成流水燈的效果，為便于觀察，將這些指示燈按輸入端口和輸出端口的序號(hào)排列閃爍；輸入端口為PA12、PC8、PB15、PB12、PB10、PA6、PA1；輸出端口為PA8、PC7、PB14、PB11、PB0、PA5、PC3、PC2。這里應(yīng)當(dāng)注意到，指示燈的順序并非依照芯片端口序號(hào)排列，測(cè)試該用例時(shí)應(yīng)當(dāng)按照PCB布板時(shí)LED的排列順序來(lái)測(cè)試。具體電路設(shè)計(jì)如圖8-6所示。3.輸入端口測(cè)試隔離控制器有七路輸入接口，需要設(shè)計(jì)合適的用例用于測(cè)試七路輸入接口是否能滿足功能需求。將隔離控制器的七路輸入接口端子分別和GNDS端子短接，當(dāng)主控芯片檢測(cè)到輸入接口的電平變化，對(duì)應(yīng)指示燈亮起或熄滅。3.輸入端口測(cè)試隔離控制器上的對(duì)外接口如圖8-7所示，其中七路輸入接口分別是DI0_CON到DI6_CON。4.輸出端口測(cè)試隔離控制器有八路輸出接口，需要設(shè)計(jì)合適的用例用于測(cè)試八路輸出接口是否能滿足功能需求。在圖8-7中DO0_CON到DO7_CON為八路輸出接口。4.輸出端口測(cè)試設(shè)計(jì)合適的固件程序，實(shí)現(xiàn)八路輸出端子依次輸出有效信號(hào)，各路輸出間隔1秒，循環(huán)往復(fù)，每路輸出有效電平時(shí)，對(duì)應(yīng)指示燈點(diǎn)亮，利用萬(wàn)用表二極管檔測(cè)試各路輸出與GND信號(hào)的短路情況。5.RS485通信測(cè)試隔離控制器對(duì)外通信接口采用RS485，測(cè)試該接口是否能有效通信，需要有配合的收發(fā)設(shè)備，通常開(kāi)發(fā)用計(jì)算機(jī)不會(huì)帶有RS485的接口，因此需要USB轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換器來(lái)配合測(cè)試。隔離控制器的對(duì)外接口中，如圖8-7所示，標(biāo)識(shí)為RS485A_CON和RS485B_CON的接口為RS485通信的AB信號(hào)線。5.RS485通信測(cè)試設(shè)計(jì)合適的固件程序，實(shí)現(xiàn)隔離控制器RS485接口的回顯測(cè)試，測(cè)試時(shí)首先將測(cè)試程序燒寫進(jìn)隔離控制器，隨后在測(cè)試計(jì)算機(jī)上插入U(xiǎn)SB轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換器。測(cè)試計(jì)算機(jī)利用串口調(diào)試助手等工具進(jìn)行RS485接口測(cè)試，串口調(diào)試軟件有很多種，不同操作系統(tǒng)下都有類似功能的工具，如圖8-8所示為開(kāi)源的CuteCom軟件。5.RS485通信測(cè)試此類串口調(diào)試軟件均類似，部分軟件提供較為豐富的功能，這里只用到其基礎(chǔ)功能，串口發(fā)送和接收。在使用這類軟件進(jìn)行通信測(cè)試時(shí)，一般需要先設(shè)定好工作參數(shù)，常用參數(shù)有串口設(shè)備名稱、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)、流控等，這些參數(shù)可以根據(jù)測(cè)試用的固件來(lái)設(shè)定，大致的參數(shù)設(shè)置如圖8-9所示：5.RS485通信測(cè)試測(cè)試時(shí)可依據(jù)需要設(shè)定好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的格式，選擇字符形式或HEX形式。在這里設(shè)計(jì)的測(cè)試?yán)讨?，通過(guò)串口調(diào)試助手將字符數(shù)據(jù)發(fā)送給隔離控制器，控制器在收到數(shù)據(jù)后，會(huì)講數(shù)據(jù)回送出來(lái)，此時(shí)將會(huì)在串口調(diào)試助手的接收窗口中顯示回送回來(lái)的數(shù)據(jù)，其和之前發(fā)送的數(shù)據(jù)是一致的。RS485接口的數(shù)據(jù)回顯測(cè)試能驗(yàn)證隔離控制器通信電路的正常工作。課堂思考當(dāng)通信測(cè)試時(shí)沒(méi)有返回任何信息，需要考慮哪些可能的問(wèn)題？如返回內(nèi)容和預(yù)期不符，需要考慮哪些問(wèn)題？6.協(xié)議命令測(cè)試隔離控制器在使用時(shí)對(duì)外通信接口使用RS485，通信協(xié)議部分借鑒modbusrtu形式，利用設(shè)計(jì)好的通信協(xié)議可以控制讀取隔離控制器的各路輸入端口狀態(tài)和設(shè)置各路輸出端口狀態(tài)。這里給出的測(cè)試固件參考了ADAM4150的操作指令，RS485接口工作在9600波特率、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)、無(wú)流控，協(xié)議和常用的標(biāo)準(zhǔn)MODBUS有細(xì)微的差異，具體可參考如下的指令說(shuō)明。6.協(xié)議命令測(cè)試（1）控制指令（繼電器控制：功能碼為05）。開(kāi)啟：01050013FF007DFF。具體字節(jié)格式如表8-1所示：設(shè)備碼功能碼地址高位地址低位輸出開(kāi)CRC低位CRC高位01050013FF007DFF6.協(xié)議命令測(cè)試（1）控制指令（繼電器控制：功能碼為05）。關(guān)閉：0105001300003C0F。具體字節(jié)格式如表8-2所示：設(shè)備碼功能碼地址高位地址低位輸出關(guān)CRC低位CRC高位0105001300003C0F6.協(xié)議命令測(cè)試設(shè)備碼是隔離控制器在RS485總線上的設(shè)備編號(hào)，RS485總線要求所有接入總線的設(shè)備都有唯一的編號(hào)，這里使用01作為設(shè)備編號(hào)，在實(shí)際使用中可以根據(jù)需要修改固件來(lái)設(shè)定不同的編號(hào)，當(dāng)然也可以在固件中加入相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置自定義編號(hào)。功能碼05在MODBUS協(xié)議中表示寫單個(gè)線圈，這里單個(gè)線圈就對(duì)應(yīng)一路輸出端口；地址就是輸出端口的編號(hào)，如地址為0x0010對(duì)應(yīng)隔離控制器的DO0，0x0011對(duì)應(yīng)隔離控制器的DO1，以此類推。6.協(xié)議命令測(cè)試輸出開(kāi)0xFF00表示在輸出端口輸出“閉合”信號(hào)，隔離控制器中該輸出端口會(huì)實(shí)現(xiàn)和信號(hào)地的短接；輸出關(guān)0x0000表示在輸出端口輸出“斷開(kāi)”信號(hào)，隔離控制器中該輸出端口會(huì)實(shí)現(xiàn)和信號(hào)地的斷路。CRC校驗(yàn)碼用于對(duì)控制指令前面字節(jié)的校驗(yàn)，讀者可自行使用第三方的CRC16校驗(yàn)工具來(lái)計(jì)算其值，也可使用如下的在線工具進(jìn)行計(jì)算。如下網(wǎng)址的頁(yè)面提供了多種CRC校驗(yàn)的服務(wù)：https://www.lammertbies.nl/comm/info/crc-calculation6.協(xié)議命令測(cè)試有關(guān)CRC校驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)讀者可自行查找相關(guān)資料，這里進(jìn)行校驗(yàn)的多項(xiàng)式為CRC16_MODBUS：x16+x15+x2+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，結(jié)果與0x0000異或。端口開(kāi)啟指令和端口關(guān)閉指令被隔離控制器接收后，隔離控制器會(huì)返回應(yīng)答指令，如果控制指令被成功執(zhí)行，應(yīng)答指令將原樣返回所接收到的控制指令。6.協(xié)議命令測(cè)試（2）獲取狀態(tài)指令(獲取設(shè)備狀態(tài)值：功能碼為01)發(fā)送獲取狀態(tài)指令請(qǐng)求具體字節(jié)格式如表8-3所示：設(shè)備碼功能碼地址高位地址低位讀取數(shù)量CRC低位CRC高位0101000000077DC86.協(xié)議命令測(cè)試（2）獲取狀態(tài)指令(獲取設(shè)備狀態(tài)值：功能碼為01)發(fā)送獲取狀態(tài)指令請(qǐng)求具體字節(jié)格式如表8-3所示。這里設(shè)備碼是隔離控制器在RS485總線上的設(shè)備編號(hào)；功能碼01在協(xié)議中表示讀取輸入端口狀態(tài)；指令中的地址指的是第一個(gè)待讀輸入端口的地址；讀取數(shù)量指待讀取輸入端口的數(shù)量；CRC校驗(yàn)碼用于對(duì)指令中前面字節(jié)的校驗(yàn)設(shè)備碼功能碼地址高位地址低位讀取數(shù)量CRC低位CRC高位0101000000077DC86.協(xié)議命令測(cè)試隔離控制器在收到該請(qǐng)求指令時(shí)，會(huì)將對(duì)應(yīng)輸入端口的狀態(tài)返回給查詢方。響應(yīng)獲取狀態(tài)指令請(qǐng)求的具體字節(jié)格式如表8-4所示。設(shè)備碼功能碼位數(shù)端口二進(jìn)制表達(dá)（高位補(bǔ)0）CRC低位CRC高位0101010C518D6.協(xié)議命令測(cè)試響應(yīng)指令中的位數(shù)指的是端口狀態(tài)需要多少字節(jié)的二進(jìn)制表達(dá).如7路輸入端口，則需要一個(gè)字節(jié)的空間，最高的第8位補(bǔ)0；如果需要讀取9路輸入端口，則需要兩個(gè)字節(jié)來(lái)存放狀態(tài)信息，同時(shí)高位需要補(bǔ)7個(gè)0。隔離控制器中有7路輸入，實(shí)際使用一個(gè)字節(jié)就夠了。對(duì)于7路輸入端口，在響應(yīng)指令中，二進(jìn)制表達(dá)的比特位某一端口的狀態(tài)，1表示端口開(kāi)啟，0表示端口關(guān)閉。二、用例實(shí)施1.固件燒寫和運(yùn)行固件燒寫需要配合一定的工具，可以使用SWD接口完成程序固件的下載運(yùn)行，隔離控制器的燒寫接口是如圖8-10所示的牛角座。1.固件燒寫和運(yùn)行接口中除了編程用的SWD信號(hào)線外，還包括了串口通信線，接口的信號(hào)排序如圖8-11所示。1.固件燒寫和運(yùn)行在利用接口下載固件程序時(shí)，按照SWD的信號(hào)規(guī)范，實(shí)際只需要使用SWD、CLK、GND三根信號(hào)線就可以，但市場(chǎng)上能購(gòu)買到與此接口匹配的下載調(diào)試器，該下載器的數(shù)據(jù)接口與此處的10針接口完全匹配，因此直接使用10P的排線會(huì)更加方便，所用下載器如圖8-12所示。1.固件燒寫和運(yùn)行下載的軟件工具可以采用J-Link編程工具，可在其官方主頁(yè)下載，其網(wǎng)址為/downloads/jlink/1.固件燒寫和運(yùn)行在安裝好J-Link軟件后，可以使用其組件中的J-FlashLite來(lái)進(jìn)行固件下載，其啟動(dòng)時(shí)的說(shuō)明對(duì)話框如圖8-14所示。1.固件燒寫和運(yùn)行J-FlashLite可以用于固件文件的下載，固件文件可以是bin后綴的二進(jìn)制映像文件，也可以是hex后綴的二進(jìn)制文件，區(qū)別在于hex文件中多了地址信息，如使用bin文件，需要額外說(shuō)明下載的目標(biāo)地址，這里給讀者提供測(cè)試用的hex文件。J-FlashLite的運(yùn)行時(shí)需要先指定目標(biāo)芯片的型號(hào)，這里可以選擇隔離控制器的主控芯片STM32F103R8，接口選擇SWD，如圖8-15所示。1.固件燒寫和運(yùn)行設(shè)定好參數(shù)后，點(diǎn)擊“OK”按鈕可以進(jìn)入工作界面，在此界面中選擇待燒寫的hex文件，點(diǎn)擊“EraseChip”按鈕可以擦除芯片程序，擦除現(xiàn)有程序后點(diǎn)擊“ProgramDevice”按鈕可以將準(zhǔn)備好的hex文件寫入芯片，完成后在Log窗口部分會(huì)顯示相應(yīng)的提示信息。其工作界面如圖8-16所示。1.固件燒寫和運(yùn)行在將測(cè)試用hex文件寫入芯片后，可以將隔離控制器復(fù)位或重新上電，如此完成后，可以觀察隔離控制器的工作狀態(tài)判斷是否符合設(shè)計(jì)制作要求。市場(chǎng)上有很多支持SWD接口的編程設(shè)備，大多都可以很好地完成固件下載工作，但在選購(gòu)和使用時(shí)要注意其接口線序；STM32芯片也支持串口IAP編程，但需要操作芯片部分功能管腳的電平信號(hào)配合，這里還是推薦使用S