7150数字板与模拟板间通信协议的解释

laisla

7150是Schlumberger早年设计的一款5位半万用表，该表用料还算不错，液晶显示，测量噪声低，是一款不错的工
作用表，还能开出6位半模式，国内厂家也做过这个表并出售。但因设计年代早，大多数表的液晶屏幕老化，缺划
的比较多。我曾经想过DIY一个屏幕，采集屏幕的协议似乎更难，查看了该表的数字板和模拟板间的数据连线，发
现电路图上居然有明写的TX和RX，认为从这里下手会更简单。并假想能找一个更好的算法来代替早期的数字板。


准备工作：
X宝上买一个便宜的USB逻辑分析仪
从模拟板上的IC102 第2、3脚引出TX  RX
随便选一个端口接上逻辑分析仪开始收集数据。

在采集前我考虑了一下该机的设计可能性：
1、模拟板只负责ADC，将积分到的数据发送到数字板，由数字板进行运算，纠正，平滑，得到测量结果后显示。
2、模拟板负责ADC  AC   AZ等工作，将运算完的数据发送到数字板，由数字板转换成十进制数据并显示。

开始采集数据。
首先我要先选一个速度采集数据，以确定我的逻辑分析仪速度够快而不至于丢数据。


确定数据时间后找一个合适的速度开始采集数据


采集到了便开始将数据写在纸上，做分析。
7150上写了TX  RX，有可能是按RS-232协议来传输的，但不能确定，也有可能表示为输出线和接收线。
在画了几张纸，和对比COM的协议以后，确定了7150是用RS-232传输协议来通信的。







在确定了协议以后，就是要把数据翻译成字符，一个一个的对应当前电压来分析了。
分析的结果很让我吃惊，7150的设计不在我设想的可能性中，他的模拟板做完了所有的数据处理，包括ADC  AC  
AZ和转10进制的运算以及量程切换。数字板的工作仅仅是显示，和GPIB的通信。而两板之间通信的内容，竟然是ASCII码的
明文。


分析的结果如下
注：本人不懂编程，以下写法是从别人的说法及表示中凑出来的，如有错误请及时指出。如果在测试过程中发现实
际数据格式与下文不符合，或想对该机数据做处理而有不明白的地方，请联系本人。

所有的字符都由0开始（起始位）  1结束（停止位）  低位在前，高位在后。

1  模拟板会比数字板先完成自检，自检完毕后发送信息为：
A -rx- D> FMS[chr(32)]CA[chr(13)chr(10)]

数字板完成自检后会在收到模拟板上条信息后回应：
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
D -rx- A> A
A -rx- D> A
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
D -rx- A> 0
A -rx- D> 0
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
D -rx- A> W
A -rx- D> W
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
D -rx- A> M
A -rx- D> M
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]

2  等待状态
数字板每隔10ms会向模拟板发送一串二进制00000000（实际上带了头和尾的话应该是0000000001） 这个数据会在
收发过程中出现，即不管模拟板给不给数据，只要数字板没有发其他数据，就会发送这串0。如果这个信号丢失，
会报错误。

3  模拟板在电压采样完毕后会发送：
A -rx- D> [chr(32)]A3W3[chr(32)]********[chr(13)chr(10)]
解释：[chr(32)]A（目前的功能）3（选择的量程）W3（当前量程）[chr(32)]*（符号）*******（一共7个数字，
全是明文，包括6个数字和小数点）[chr(13)chr(10)]

在这里面的8个*号中，第一个是+或-（ASCII码明文），后面7个为6个数字和小数点，也就是说数字板收到这串数
值直接显示就可以了，连实际测量中的放大倍数都不用管。（由此看来，7150是铁死了的5位半数据，完完全全的
明文数据）

数字板在接受数据后的回应：
D -rx- A> I
A -rx- D> I
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)][chr(32)]A3W3
这个信息会出现4次，不知道为什么，偶尔见有出现3次或5次的，很少。
在这个重复之后，传输数据为：
D -rx- A> Q
A -rx- D> Q
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
发完这个数据后，进入等待状态


功能及量程切换：
这个信号在上面所说的出现4次
D -rx- A> I
A -rx- D> I
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)][chr(32)]A3W3
后由数字板发给模拟板
D -rx- A> *
A -rx- D> *
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
其中的*代表功能和量程。
发完这个以后依旧以
D -rx- A> Q
A -rx- D> Q
D -rx- A> [chr(32)]
A -rx- D> [chr(32)]
结束这次通信，不发这个信息会出现什么情况目前不知道。

5
功能表示
直流电压   A
交流电压   B
电阻       C
直流电流   D
交流电流   E
二极管     F

6量程切换
电压有5个量程，用 1 2 3 4 5 表示   5表示0。1V档   1表示1000V档   0为自动档
电阻有4个量程  没有5，最小是4
其他功能只有一个量程，好像全是4，切换功能的时候如果是手动量程，而且切换后的功能没有当前量程的话，需
数字板在切换功能后多发一个切换量程的数据，其他单一的量程好像全是4（这个有待验证，我忘记看了）

7 超量程OL
超量程的时候会在发送的结果即第3里面最前面的空格改成了！
即：A -rx- D> [chr(33)]A3W3[chr(32)]********[chr(13)chr(10)]
这个时候发送的数据依旧是具体测量的数据（无意义，其实是钳位的电压值）。

7150P多了一个位数选择，即可以选择 4 5 6 位，在4位半下速度会快很多，7150没有这个，只能选5 6位。
W代表积分速度，5位半   Y为4位半，   7150P的电阻档5号量程为温度测量。

在4位半数据下，模拟板发送的数据依旧为5位半，但最后一个数是0，7150的6位半为数字板把几个数据平均得出的
结果，不管怎么选，模拟板都不会发送多一位数据，也不会少发一个数据。


后话：这个工作是15年10月前后做的，本来是想用一个单片机做个小东西来代替数字板，有显示功能并能连接电脑
做数据采集，毕竟7150连GPIB不方便而且这样成本太高，无奈lilith一直没有空弄这个，于是我想想还是打算把它
发出来算了，看谁有空把这个单片机做出来玩玩。

laisla

全文完

硬件实操

好深入呀，刚接触此类表，受益了。

tudou204

楼主做的真细致。

笨笨小猪

大工程 费了不少工夫

puff

真的好有耐心啊

edward

好，终于分析出来了！

maithon

很大的工程，费心了。

ttkx

高手！佩服！

qingfongh

虽然不懂，但也要顶一下

桃之夭夭

瓦叔想着拆了吃肉呢

mzspring

分析得不错，花了不少时间吧。
我会编程，可惜，我已经没有7150了，没办法测试你这协议，搞出单片机。

lgw65

laisla 发表于 2016-3-22 20:27
全文完

逻辑分析仪右侧分析那里，选协议串口，就可以自动分析数据了

file:///C:\Documents and Settings\Administrator\Application Data\Tencent\Users\1592917637\QQ\WinTemp\RichOle\40MH4%5XVIBX)CWW`J%9PC7.png

xuplastic

主要是7150有点鸡肋，要是能有34401的性嫩就会折腾了

laisla

lgw65 发表于 2016-3-23 09:43
逻辑分析仪右侧分析那里，选协议串口，就可以自动分析数据了

我做这个的时候也去问了edward ,他好像也是用了和我一样的逻辑分析仪,他说好像是有直接分析232数据的功能,但他也不记得是在哪弄出来的了,也可能是我下到的这个软件是简化的,我没找出这个功能.所以后面只能自己一个一个字符的去查ASCII表做了.

hu_lin

楼主才是真正的舒力强粉啊

laisla

hu_lin 发表于 2016-3-23 14:00
楼主才是真正的舒力强粉啊

你快把7081的搞出来.

hu_lin

laisla 发表于 2016-3-23 15:44
你快把7081的搞出来.

7081的硬件部分基本吃完了，下一步就搞软件部分了

microhard567

楼主投入了很多精力和时间，感谢楼主的无私分享

00diguagua

要是能搞出来是很有意义的, 毕竟这个表很多 ,了解表才是真的用表之人,楼主辛苦了!