[發明專利]一種通用型下位單片機與上位機的通信方法與應用

在審

• 申請號: 201810031632.2
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108287805A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 陳志偉;周雅萌;林志敏
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42;G06F11/10;H04L12/40
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;楊鍇

本發明涉及種通用型下位單片機與上位機的通信方法，以及在催化反應質譜評價裝置上的應用，為一種控制軟件與催化反應質譜評價裝置主控板單片機的通信方法。本發明提供了一種應用于上位機與下位單片機之間的通信協議，用于實現實時監控操作、數據傳輸采集等。所述的通信協議是建立在物理層之上的通信數據包格式，屬于非直接單片機指令控制的通信協議，主要優勢是依靠一份完整的單片機內存信息控制表以及串口指令格式表，可以控制不同類型的儀器。可實現催化反應質譜評價裝置的智能化操作和控制，基本完成實時數據采集、處理和儀器控制等功能，減少各種設備之間的通信接口的轉換，有利于各種設備的智能一體化管理與控制，使實驗操作更加簡單便捷。

技術領域

本發明涉及單片機控制通信技術領域，更具體地說，涉及一種通用型下位單片機與上位機的通信方法，以及在催化反應質譜評價裝置上的應用，為一種控制軟件與催化反應質譜評價裝置主控板單片機的通信方法。

背景技術

絕大多數工業化學反應是在催化劑作用下進行的，這涉及到石油煉制、有機合成、聚合物生產、無機化工、制藥、三廢治理等廣泛領域。一個高活性、高選擇性、便于操作、使用周期長的催化劑，在降低原材料和能源消耗、提高設備生產力、改進產品質量、減少三廢、防止環境污染等方面都起著重要的作用，所帶來的經濟效益和社會效益是巨大的。

催化劑的開發定型經歷了漫長的研發過程，傳統的技術手段遠遠跟不上新工藝、新催化材料需求的步伐，而應用先進的組合化學方法則可以大大加快開發和優化選擇的速度，運用組合化學方法和各類儀器聯用來確定特定催化反應中的最優催化劑，已經成為催化劑研究領域最活躍的前沿技術之一。目前，如何選擇良好的催化劑備受各相關科研、生產單位所關注。

催化反應評價裝置就是用來進行化學反應條件探索、催化劑評定及篩選等工作。而組合化學技術離不開先進的催化劑評價裝置，有時對于催化劑性能的評價需要有一個定量的標準，通常把催化反應裝置與質譜進行聯用，對其反應產物進行研究。

質譜通常意義上是指廣泛應用于各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物種類的一種專門技術。質譜法在一次分析中可提供豐富的結構信息，被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普適性方法，將催化反應裝置與質譜分析法相結合對催化劑性能的研究具有重大的意義。但是，在眾多的質譜分析方法中，大多數的催化反應裝置都是與氣相色譜-質譜聯用儀(LC-MS)或者液相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)進行聯用。現在市面上還沒有把催化反應裝置與飛行時間質譜(TOF-MS)進行聯用的儀器，因此也缺少相應的上位機控制軟件，但是由于飛行時間質譜具有靈敏度高、樣品用量少，分析速度快，分離和鑒定同時進行等優點，用其作為催化反應產物的檢測具有一定的優勢和市場需求。

現如今大部分的儀器設備都要求能通過上位機軟件來操作，這樣不僅方便調試、利于操作，而且能夠對儀器進行實時監控及數據采集等工作，其中最重要的一點就是涉及到通信問題。單片機串口通信被廣泛的運用在上位機軟件與下位機單片機的通信中，主要是由于串口通信程序編寫及硬件接口簡單，同時電腦可以顯示相關的調試信息，即不需要借助其他外部硬件條件，可以很方便地進行程序調試。串口通信，如RS-232、RS-422、RS-485，作為一種穩定性高、構建方便的數字通信方式在工控系統中應用最為廣泛，各個部件通過檢測與識別各種不同通信協議的數據幀來完成特定的功能或對其它部件進行狀態監測。

由于歷史的原因，我國的科學儀器產業發展相對落后，目前國內各個科研單位所使用的質譜儀器幾乎都是從國外進口。安捷倫、日本島津等公司的儀器除了相對成熟，同時其軟件的針對性強、組件化及自動化程度高。近年來，國產儀器迅速崛起，也涌現出一批杰出的企業，例如東西分析、普析、天瑞儀器、舜宇恒平、天美等，國內的大型質譜儀已經成功進入產品化階段。但是科研儀器配套軟件的研發能力仍然相對薄弱，難與國際接軌，無法與國際產品形成競爭力。

因此，對于催化反應質譜評價裝置的改進及提高其自動化控制程度就顯得格外重要，特別是催化反應質譜評價裝置的通用型單片機串口通信協議的研發，對于上位機軟件的開發具有重要的意義。