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篇1
随着计算机工业的发展,作为计算机最常用输入设备的键盘也日新月异。1981年IBM推出了IBM PC/XT键盘及其接口标准。该标准定义了83键,采用5脚DIN连接器和简单的串行协议。实际上,第一套键盘扫描码集并没有主机到键盘的命令。为此,1984年IBM推出了IBMAT键盘接口标准。该标准定义了84~101键,采用5脚DIN连接器和双向串行通讯协议,此协议依照第二套键盘扫描码集设有8个主机到键盘的命令。到了1987年,IBM又推出了PS/2键盘接口标准。该标准仍旧定义了84~101键,但是采用6脚mini-DIN连接器,该连接器在封装上更小巧,仍然用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集,同时支持17个主机到键盘的命令。现在,市面上的键盘都和PS/2及AT键盘兼容,只是功能不同而已。
2 PS/2接口硬件
2.1 物理连接器
一般,具有五脚连接器的键盘称之为AT键盘,而具有六脚mini-DIN连接器的键盘则称之为PS/2键盘。其实这两种连接器都只有四个脚有意义。它们分别是Clock(时钟脚)、Data数据脚、+5V(电源脚)和Ground(电源地)。在PS/2键盘与PC机的物理连接上只要保证这四根线一一对应就可以了。PS/2键盘靠PC的PS/2端口提供+5V电源,另外两个脚Clock(时钟脚)和Data数据脚都是集电极开路的,所以必须接大阻值的上拉电阻。它们平时保持高电平,有输出时才被拉到低电平,之后自动上浮到高电平。现在比较常用的连接器如图1所示。
2.2 电气特性
PS/2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过Clock(时钟脚)同步,并通过Data(数据脚)交换数据。任何一方如果想抑制另外一方通讯时,只需要把Clock(时钟脚)拉到低电平。如果是PC机和PS/2键盘间的通讯,则PC机必须做主机,也就是说,PC机可以抑制PS/2键盘发送数据,而PS/2键盘则不会抑制PC机发送数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33kHz,大多数PS/2设备工作在10~20kHz。推荐值在15kHz左右,也就是说,Clock(时钟脚)高、低电平的持续时间都为40μs。每一数据帧包含11~12个位,具体含义如表1所列。
表1 数据帧格式说明
1个起始位
总是逻辑0
8个数据位
(LSB)低位在前
1个奇偶校验位
奇校验
1个停止位
总是逻辑1
1个应答位
仅用在主机对设备的通讯中
表中,如果数据位中1的个数为偶数,校验位就为1;如果数据位中1的个数为奇数,校验位就为0;总之,数据位中1的个数加上校验位中1的个数总为奇数,因此总进行奇校验。
2.3 PS/2设备和PC机的通讯
PS/2设备的Clock(时钟脚)和Data数据脚都是集电极开路的,平时都是高电平。当PS/2设备等待发送数据时,它首先检查Clock(时钟脚)以确认其是否为高电平。如果是低电平,则认为是PC机抑制了通讯,此时它必须缓冲需要发送的数据直到重新获得总线的控制权(一般PS/2键盘有16个字节的缓冲区,而PS/2鼠标只有一个缓冲区仅存储最后一个要发送的数据)。如果Clock(时钟脚)为高电平,PS/2设备便开始将数据发送到PC机。一般都是由PS/2设备产生时钟信号。发送时一般都是按照数据帧格式顺序发送。其中数据位在Clock(时钟脚)为高电平时准备好,在Clock(时钟脚)的下降沿被PC机读入。PS/2设备到PC机的通讯时序如图2所示。
当时钟频率为15kHz时,从Clock(时钟脚)的上升沿到数据位转变时间至少要5μs。数据变化到Clock(时钟脚)下降沿的时间至少也有5 μs,但不能大于25 μs,这是由PS/2通讯协议的时序规定的。如果时钟频率是其它值,参数的内容应稍作调整。
上述讨论中传输的数据是指对特定键盘的编码或者对特定命令的编码。一般采用第二套扫描码集所规定的码值来编码。其中键盘码分为通码(Make)和断码(Break)。通码是按键接通时所发送的编码,用两位十六进制数来表示,断码通常是按键断开时所发送的编码,用四位十六进制数来表示。
3 PS/2接口的嵌入式软件编程方法
PS/2设备主要用于产生同步时钟信号和读写数据。
3.1 PS/2向PC机发送一个字节
从PS/2向PC机发送一个字节可按照下面的步骤进行:
(1)检测时钟线电平,如果时钟线为低,则延时50μs;
(2)检测判断时钟信号是否为高,为高,则向下执行,为低,则转到(1);
(3)检测数据线是否为高,如果为高则继续执行,如果为低,则放弃发送(此时PC机在向PS/2设备发送数据,所以PS/2设备要转移到接收程序处接收数据);
(4)延时20μs(如果此时正在发送起始位,则应延时40μs);
(5)输出起始位(0)到数据线上。这里要注意的是:在送出每一位后都要检测时钟线,以确保PC机没有抑制PS/2设备,如果有则中止发送;
(6)输出8个数据位到数据线上;
(7)输出校验位;
(8)输出停止位(1);
(9)延时30μs(如果在发送停止位时释放时钟信号则应延时50μs);
通过以下步骤可发送单个位:
(1)准备数据位(将需要发送的数据位放到数据线上);
(2)延时20μs;
(3)把时钟线拉低;
(4)延时40μs;
(5)释放时钟线;
(6)延时20μs。
3.2 PS/2设备从PC机接收一个字节
由于PS/2设备能提供串行同步时钟,因此,如果PC机发送数据,则PC机要先把时钟线和数据线置为请求发送的状态。PC机通过下拉时钟线大于100μs来抑制通讯,并且通过下拉数据线发出请求发送数据的信号,然后释放时钟。当PS/2设备检测到需要接收的数据时,它会产生时钟信号并记录下面8个数据位和一个停止位。主机此时在时钟线变为低时准备数据到数据线,并在时钟上升沿锁存数据。而PS/2设备则要配合PC机才能读到准确的数据。具体连接步骤如下:
(1)等待时钟线为高电平。
(2)判断数据线是否为低,为高则错误退出,否则继续执行。
(3)读地址线上的数据内容,共8个bit,每读完一个位,都应检测时钟线是否被PC机拉低,如果被拉低则要中止接收。
(4)读地址线上的校验位内容,1个bit。
(5)读停止位。
(6)如果数据线上为0(即还是低电平),PS/2设备继续产生时钟,直到接收到1且产生出错信号为止(因为停止位是1,如果PS/2设备没有读到停止位,则表明此次传输出错)。
(7 输出应答位。
(8) 检测奇偶校验位,如果校验失败,则产生错误信号以表明此次传输出现错误。
(9)延时45 μs,以便PC机进行下一次传输。
读数据线的步骤如下:
(1)延时20μs;
(2)把时钟线拉低
(3)延时40μs
(4)释放时钟线
(5)延时20μs
(6)读数据线。
下面的步骤可用于发出应答位;
(1)延时15μs;
(2)把数据线拉低;
(3)延时5μs;
(4)把时钟线拉低;
(5)延时40μs;
(6)释放时钟线;
(7)延时5μs;
(8)释放数据线。
4 用于工控机的双键盘设计
工控机通常要接标准键盘,但是为了方便操作,常常需要外接一个专用键盘。此实例介绍了在工控PC机到PS/2总线上再接入一个自制专用键盘的应用方法。
该设计应能保证两个键盘单独工作,而且相互不能影响。因此,不能直接把专用键盘和标准键盘一起接到工控PC的PS/2口。鉴于这种情况,本设计使用模拟开关CD4052并通过时分复用工控PC的PS/2口,来使在同一个时刻只有一个键盘有效,从而解决上述问题。其硬件原理图如图3所示。其中P2口和P1口用于键盘扫描电路(图中未画出),P0.0为数据端,P0.1为时钟端,P0.2为模拟开关选通端。由于专用键盘不需要接收工控PC机的命令,所以软件中并不需要写这部分相应的代码。
通过软件可在专用键盘复位后把P0.2清0,以使模拟开关CD4052打开相应的通道。这时工控PC的标准键盘将开始工作。标准键盘可以完成工控PC刚启动时对外设检测的应答。复位后的专用键盘不停地扫描有没有按键,如果有键按下则识别按键,并且按照预先的设计进行编码,同时调用发送程序并通过PS/2口发送到工控PC。此时模拟开关关闭相应通道(将P0.2置1),专用键盘接入工控PCPS/2口的时钟线和数据线而工作,但标准键盘被模拟开关从PS/2的时钟线和数据线中断而不工作,这样,双键盘便可时分复用同一个工控PC机的PS/2口。相应的发送子程序如下:
#define DATAP00 用P0.0做数据线
#define CLKP01 用P0.1做时钟线
#define INHIBITP02 用P0.2做CD4052的INH端
#define PORTRP1 用P1口做读入口
#define PORTWP2 用P2口做写出口 可以实现64个自定义键
void send(ucharx)/***function forsend a char da-ta***/
{
uchar i,temp,char_temp;
bit flag_check=1;
INHIBIT=1;//disable standard keyboard
delay_ ms(3);
temp=x;
for(i=0;i<8;i++)//find the number of 1 in this uchar x is odd or not
{
char_temp=temp&0x01;
if(char_temp==0x01)
{
flag_check=!flag_check;
}
temp=temp>>1;
}
CLK=1;//send 1 to P1 then read P1
while (!CLK) //ifCLK is low wait
{
;
}
CLK=1;DATA=1;//send 1 to P1 then read P1
if(CLK==1)
{
delay_us(30);//
}
if(CLK==1&&DATA==1)//send data
{
DATA=0;//start bit 0
delay_us(10);
CLK=0;
delay_us(5);//
temp=x;
for(i=0;i<8;i++)//send 8 bits LSBfirst
{
CLK=1;
delay_us(5);
char_temp=temp&0x01;
if(char_temp==0x01)
{
DATA=1;
}
else
{
DATA=0;
}
//DATA=(bit)(temp&0x01);
//LSB
delay_us(10);
CLK=0;
delay_us(5);
temp=temp>>1;
}
CLK=1;//send check bit
delay_us(5);
DATA=flag_check;
delay_us(10);
CLK=0;
delay_us(5)
CLK=1;//send stop bit
delay_us(5);
DATA=1;
delay us10
CLK=0
delay_us(5);
CLK=1;
delay_us(30);
CLK=1;DATA=1;//send 1 to P1 then read P1
if(CLK==1&&DATA==0)
{
return; //pc is sending data to mcu, go to
receiving function
}
INHIBIT=0; //enable standard keyboard
篇2
HART通信接口的软件设计包括AD5421的控制程序和HART协议通信程序。AD5421的控制程序主要是对环路电流4mA-20mA输出的控制和系统供电电压+3.3V输出的控制,较为简单。HART协议通信程序即为HART协议数据链路层和应用层的软件实现。HART协议通信遵从主从方式半双工通信,变送器作为从设备,除了处于突发模式外,只有在接收到主设备(上位机或手操器)发来的命令后才会作出应答。为了能及时接收到主设备发送的命令而又不影响主程序的正常运行,HART协议通信程序主要由串口接收发送中断实现。变送器在上电或看门狗复位后,首先主程序对HART协议通信部分进行初始化配置,包括设定ADuCM361内部UART模块工作方式、串行通信波特率、数据帧格式、清通信缓冲区、中断等,之后将其设置为等待状态,等待状态下,一旦上位机有命令发来,AD5700的载波检测口CD变为高电平,触发中断,启动接收并关闭载波检测中断,程序进入接收部分。命令帧数据接收完毕,经ADuCM361做出相应处理后,把要发回的应答帧内容放入通信缓冲区中,触发中断,进入发送程序,发回应答帧,由此完成一次命令的交换,然后再次进入等待状态,等待下一条主机命令。HART协议通信接口通过图3所示的中断调用子程序的方法,完成现场仪表和主机之间的通信,可以使主机完成对现场仪表的工作参数设置、测量结果读取、仪表状态检测等工作。
3应用效果
图4所示为HART变送器连线图,采样电阻RL(取值300Ω)串接于4mA-20mA回路中,将电流信号和HART信号转换为电压信号,通过RS232HART转换器与上位机通信。上位机软件采用第三方HART通信软件,测试结果表明可进行点对点HART通信,并能实现所支持的各条HART命令,在4mA-20mAHART总线上再接入一块第三方的HART涡轮流量计,也能正确进行多点HART通信,完全达到了HART协议技术要求。
篇3
接入网所覆盖的范围可以由三类接口来界定,如图1所示。接口的标准化、综合性直接影响到接入网的建设成本及接入网能承载的业务能力,为此,ITU-T综合考虑各种需要,终于通过了关于接入网和本地交换机之间标准化的V5.1和V5.2接口的建议[1,2]。
V5接口是一种在接入网中适用范围广、标准化程度高的新型开放的数字接口,对于设备的开发应用、多种业务的发展和网络的更新起着重要的作用。V5接口的标准化代表了重要的网络演进方向,影响深远。其意义在于交换机通过此接口可以支持多种类型的用户接入,而且V5接口的开放性意味着交换机和接入网的技术和业务演进完全独立开来。接入网的发展可以不受交换机的限制,使得接入网市场完全开放。
一、V5接口协议结构
窄带V5接口包括V5.1和V5.2接口。V5.1接口由1条2048Kb/s链路构成,通过时隙传递公共控制信号,支持模拟电话接入,基于64Kb/s的综合业务数字网基本接入(2B+D)和用于半永久连接的、不加带外信令信息的其他模拟接入和数字接入。这些接入类型都具有指配的承载通路分配,即用户端口与V5.1接口内承载通路有固定的对应关系。V5.2接口按需要可以由1~16个2048Kb/s链路构成,除支持V5.1接口的业务外,还支持ISDN PRI(30B+D)接入,其基于呼叫的时隙分配使得V5.2接口具有集中功能。V5.1接口是V5.2接口的子集,V5.1接口应当能够升级到V5.2接口。
V5接口协议由3层组成,接入网侧和本地交换机侧呈不对称布置,层与层之间的信息传递采用原语实现,而同层子层间的信息传递则采用映射。
V5接口物理层由1~16条2048Kb/s的链路构成,电气和物理特性符合G.703建议,帧结构符合G.704/G.706建议。每帧由32个时隙组成,其中:时隙TS0用作帧定位和CRC-4规程;时隙TS15、TS16和TS31可以用作通信通路(C通路),运载信令信息和控制信息,通过指配来分配;其余时隙可用作承载通路。
V5接口的数据链路层仅对于C通路而言。第二层协议(LAPV5)规范以建议Q.921中规定的LAPD协议和规程为基础,允许将不同的信息流灵活地复用到C通路上去。第二层协议分为两个子层:封装功能子层(LAPV5-EF)和数据链路子层(LAPV5-DL)。此外,第二层功能中还应包括帧中继功能(AN-FR)。
V5接口的第三层协议簇包括PSTN协议、控制协议、链路控制协议、BCC协议和保护协议(后三种协议为V5.2接口特有)。PSTN协议负责处理与PSTN业务有关的信令;控制协议负责用户端口状态指示与控制,协调两侧在网管控制下的数据指配;链路控制协议负责协调和控制AN、LE两侧的链路阻塞、链路解除阻塞和链路标识功能;BCC协议用来把一特定2048Kb/s链路上的承载通路基于呼叫分配给用户端口;保护协议提供V5.2接口在出现故障时通信路径切换的保护功能。
如图2所示,当第三层协议有信令信息需要发送时,通过数据链路子层(LAPV5-DL),请求封装功能子层(LAPV5-EF),用给定的封装功能地址传送数据链路子层端到端数据。
二、V5接口的实现
笔者曾参与IDS2000综合数字通信系统(接入网侧)V5.2接口的开放研制工作。IDS2000综合数字通信系统是电力自动化研究院为了满足电力通信网发展的需要而开发的一种综合接入设备。该设备具备V5接口,使得IDS2000系统可以很方便地通过开放接口和大型交换设备互连,取代了原先接入大型交换设备时所用的音频Z接口或专用接口。
V5接口协议分3层结构。物理层和数据链路层部分功能由硬件实现,这在超大规模集成电路飞速发展的今天,难度已不是太大。Mitel公司生产的大规模E1接口芯片MT9075就是一种很合适的芯片[3]。MT9075是一种单E1接口,综合了成帧器和LIU。重要特性包括数据链路接入、告警、中断、环回和诊断,并内嵌了两个HDLC控制器(MT8952),特别适用在V5接口(封装功能子层功能和HDLC协议类似)。
V5接口的第三层协议包含内容较多,由软件实现。本文主要结合嵌入式系统编程来介绍V5接口的第三层软件结构,对于协议细节的实现不多赘述。
1.实时多任务操作系统[4]
目前,嵌入式应用领域的一个发展倾向是采用实时多任务操作系统RTOS(Real Time Operating System)。RTOS的广泛使用与应用的复杂化有关。过去1个单片机应用程序所控制的外设和履行的任务不多,采取1个主循环和几个顺序调用的子程序模块即可满足要求;但现在1个嵌入式控制系统可能要同时控制/监视很多外设,要求实时响应,有很多处理任务,各个任务之间有很多信息传递,如果仍采用原来的方法,存在两个问题:一是中断可能得不到及时响应,处理时间过长;二是系统任务多,要考虑的各种可能也多,各种资源若调度不当就会造成死锁,降低软件可靠性,程序编写任务量成指数增加。正是这种情况的出现,推动着RTOS的应用迅速发展。
对于V5接口,系统软件工作量相当大,包括5个核心协议功能的处理,须管理很多定时器,有很多用户端口需要监视,并且要求实时处理,若采用传统的软件编程方法,很难实现。在IDS2000系统中,笔者采用VRTX实时多任务操作系统[5]作为开发平台,大大减轻了软件的工作量,而采用面向对象的编程方法和事件驱动的消息机制,使得协议程序具有高可靠性、可控、可观测、易于维护和管理。
2.V5接口软件框图
如图3所示,V5接口软件主要包括:
(1) 数据链路层模块(仅包括数据链路子层功能,封装功能子层由硬件板完成);
(2) PSTN协议处理模块;
(3) 控制协议处理模块(包括用户端口状态机、指配控制状态机、公共控制状态机);
(4) 链路控制协议处理模块(包括链路控制状态机、链路控制L3状态机);
(5) BCC协议处理模块;
(6) 保护协议模块;
(7) V5接口AN侧系统管理模块;
(8) V5接口AN侧资源管理模块;
(9) 定时器管理模块;
(10) 消息处理模块;
(11) 用户端口模块;
(12) 10ms定时中断。
上述模块中,模块1~7完成V5接口协议的核心功能。其中,数据链路层模块对模块2~7所产生的消息进行处理,交由V5硬件接口板完成封装功能,再发送给LE侧实体;PSTN协议处理模块主要功能是建立用户端口状态和LE侧国内协议实体之间的联系;控制协议模块用于表示用户端口状态指示与控制,还和系统启动、重新启动、指配有关;V5接口AN侧系统管理模块是协议功能正常实现的重要部分,在AN和LE中,不同的FSM之间或第二层协议实体之间没有直接的通信,而是通过系统管理来协调V5接口各个协议实体之间的操作。另外,系统管理负责从AN或LE的各种功能模块中接收和处理有关状态和故障的信息。系统管理还是维护台或网管系统与V5接口之间的桥梁,它负责接收维护命令,并对V5接口执行相应的操作,随时向上层网管报告系统的运行状况。
模块8~12完成V5接口协议的辅助功能。其中用户端口模块负责用户端口状态扫描与控制,直接与硬件端口联系;AN侧资源管理模块配合BCC协议处理模块完成V5接口中BCC协议功能;消息处理模块是为了减轻操作系统的负担设立的,它负责协同操作系统管理各模块的消息队列;定时器管理模块负责产生、管理系统中所需要的定时器,当定时器溢出时,发送消息至相应模块;10ms定时中断程序负责调度系统中需周期性运行的任务,采用“信号量”(semaphores)的通信机制完成。
3.有限状态机
在上述程序模块中,存在大量的有限状态机(FSM),如控制协议中的用户端口FSM、公共控制FSM、BCC协议中的承载通路连接FSM等。有限状态机是描述通信协议过程的一般方式,是一种面向对象的描述方法,与具体实现程序无关。有限状态机具有有限状态集,在任意给定的时刻,必有惟一确定的状态,在某状态下必须依赖于外部输入的特定消息触发,才能引起状态转移或执行某种任务。
有限状态机对于系统其他软件而言相当于一个“黑匣子”。它可以接收有限的消息组,也可以发送特定的消息组,但其内部结构不为系统其他部分所知。它的功能完全由它接收和发送消息顺序所决定。
有限状态机的这种描述方式很适合用面向对象的方法实现。在传统的实现方法中,状态变量和状态表可以在状态机模块外被访问,易于遭到破坏。面向对象的实现方法提供了一种更加结构化和更加直观的FSM实现方法,更利于“数据隐藏”,而且这些优点随着FSM规模的增大越发明显。我们只须要定义一个FSM基类,利用封装、继承和多态性的特点,就很容易从先前定义的基类中派生出所需要的FSM,大大减少了软件的工作量,软件也易于维护。
4.定时器的实现机制
定时器对于正确实现通信协议功能有着很重要的作用。V5接口协议中存在大量的定时器,当话务量较大时,可能有数百个定时器同时运行。定时器的设计是正确完成V5接口协议功能的一个重要部分。
本系统中由定时器管理进程负责管理V5接口中所有的定时器。由于各种定时器所要求的精度各不相同,所选择时间的长度对各定时器进行监视和计数累计是问题的关键:时间间隔太小,影响系统运行效率;时间间隔太长,影响定时器的精度。为了解决这个问题,系统中设定了三种不同分辨率的定时器:10ms、100ms和1s(分辨率指计数时间间隔)。
若某应用进程须要使用定时器,首先要向定时器管理进程发送一消息,消息中应包含申请定时器的分辨率、预置计数值、溢出后应发送的消息等信息。定时器管理进程收到该消息后,根据定时器的分辨率将其放到合适的定时队列中,启动定时。若定时器计数为零,则表示该定时器溢出,定时器管理进程应向相应的应用进程发送溢出消息,同时应释放该定时器。应用进程若主动要求放弃一定时器,则应向定时器管理进程发送一释放定时器消息。消息中应包含所申请定时器的标号、分辨率以及溢出目标进程、目标对象等。定时器管理进程接收到此消息后,在合适的定时器队列中寻找到该定时器后,将其释放。 定时器管理进程管理其他各应用进程所申请的定时器。在定时器管理进程中,有三个链表分别用于存放这3种不同分辨率的定时器。
定时器管理进程完成以下一些基本功能:
(1)管理10ms、100ms和1s三种定时器链表。
(2)当10ms定时间隔到,应遍历10ms定时器链表,完成对链表中各定时器的计数处理。若有定时器溢出,则向相应的进程发送溢出消息,并从定时器链表中释放该定时器。同样,当100ms或1s的定时间隔到时,也应对100ms或1s定时器链表作相同处理。
(3)处理从其他进程接收到的消息。当收到从其他进程发送的申请定时器的消息时,应在相应分辨率的定时器链表中插入所申请的定时器;在接收到从其他进程来的释放定时器的消息后,应寻找到该定时器,并将其释放。
5.编写可重入函数
V5接口中有大量的函数需要编写。和传统的编程环境不同,本系统中,V5接口软件运行在多任务环境上,函数的可重入性(reentrancy)显得很重要。
所谓可重入函数是指一个可以被多个任务调用的过程,任务在调用时不必担心数据是否会出错。在编写函数时应尽量只使用局部变量,对于要使用的全局变量需要加以保护(如采用关中断、信号量等措施),这样构成的函数一定是可重入的;而编译器是否具有可重入的库,与它所服务的操作系统有关,如DOS下的Borland C和Microsoft C/C++等就没有可重入函数库,这是因为DOS是一个单用户、单任务的操作系统。
为了确保每一个调用函数的任务控制自己私有变量,在一个可重入的C函数中,将这样的变量申明为局部变量,C编译器将这样的变量存放在调用栈上或寄存器里。在VRTX操作系统下编写可重入的函数,须要遵循以下原则:
(1)将所有局部变量申明为auto或寄存器(register)类型;
(2)尽量不要使用static或extern变量,不可避免使用全局变量时,需加以保护;
(3)用VRTX库函数sc_gblock分配大的数据结构。
篇4
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从现场设备到控制、管理、驱动、开发的各个层次。而其中的现场总线技术是其主要的组成部分,直接关系到工业控制集成系统性能以及系统的稳定可靠。
现场总线是一种连接智能现场设备和自动化系统的全数字化、双向传输、多分支结构的串行通信网络。现场总线的关键标志是能够支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
本设计的主要工作是采用基于ARM7内核的高性能处理器LPC2131作为主控芯片,并使用了专用的总线协议芯片AD2483,实现ModBus现场设备与异构系统之间的数据传输与协议转换。该协议转换模块系统框图如图1所示。
1 协议转换模块介绍
1.1 模块工作原理
协议转换模块的功能是完成现场ModBus设备数据的采集和数字化处理,并将转换后的结果通过异构系统的内部总线传送到上层控制系统。同时实现上层控制系统对现场设备的控制与配置。
该模块采用RS-485电平转换芯片,该芯片自带电气信号隔离,信号调理技术。该模块提供通信检测显示功能,可提供独立隔离的24VDC供电电源输出,用于现场ModBus设备的工作电源。图2为模块系统总体结构框图。
1.2 ModBus通讯规约
在各种不同的系统通信中,ModBus协议是一种在工业领域被广泛应用的、真正开放的、标准的网络通信协议,通过该协议,不同厂家的现场设备可以实现数据通信。
ModBus可编程控制器之间可以相互通讯,也可与不同网络上的其他设备进行通讯。网络信息存取可由控制器内置的端口,网络适配器和网关等设备实现。该协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。当在ModBus网络上进行通讯时,协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址,并识别对它寻址的数据,决定应起作用的类型,取出包含在信息中的数据和资料等,控制器也可组织回答信息,并使用ModBus协议将此信息传送出去。
在其他网络上使用时,数据包和数据帧中也包含着ModBus协议。网络控制器中有相应的应用程序库和驱动程序,实现嵌入式ModBus协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。
ModBus采用主从方式,若一台控制器作为主机设备发送一个信息,则可从一台从机设备返回一个响应,类似,当一台控制器接受信息时,它就组织一个从机设备的响应信息,并返回至原来发送信息的控制器。
2 硬件电路设计
2.1 电源电路
电源电路模块主要对模块的电源部分进行处理,将工控行业普遍采用的直流24VDC的输入转变为模块CPU需要的5VDC和3.3VDC,同时进行EMC防护。该模块在输入电压出增加了防雷击浪涌电路和支持热插拔电路,使用的主要器件是LT4356-1。电源电路图如图3:
LT4356-1浪涌抑制器可保护负载免遭高电压瞬变的损坏。它能够通过控制一个外部N沟道MOSFET的栅极以在过压过程中调节输出。输出被限制在一个安全的数值上,从而允许负载继续运行。LT4356-1还监视VCC和SNS引脚之间的电压降,以防止遭受过流故障的影响。一个内部放大器用于把电流检测电压限制为50mV。
2.2 主控电路
微控制器电路为ARM控制器的可靠稳定工作提供硬件环境,包括ARM控制器的时钟电路、复位电路等部分。复位电路采用上电复位方式,并且备有按键复位操作,方便用户调试使用。
2.3 电平转换电路
电路完成现场485信号与控制器LPC2131之间的电平转换功能。图4是RS-485转换电路。
RS-485转换电路采用485转换芯片ADM2483。
ADM2483是ADI(Analog device,inc)公司推出的基于其专利iCoupler磁隔离技术的隔离型RS-485收发芯片。内部集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器。节点数可允许多达256个,最高传输速率可达500Kbps。 iCoupler磁隔离技术是ADI公司的一项专利隔离技术,是一种基于芯片尺寸的变压器隔离技术,它采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术。所以,在性能、功耗、体积等各方面都有传统光电隔离器件(光耦)无法比拟的优势。ADM2483采用具有短路电流限制的限摆率驱动器,较低摆率降低了不恰当的终端匹配和接头产生的误码。集成的热关断电路可将驱动器输出置为高阻状态,防止过度的功率损耗。
3 软件程序设计
系统上电后,协议转换模块需要系统初始化,初始化操作主要完成系统各个软件模块的准备工作已经相应接口的驱动程序。之后要进行写入指令和写入数据的步骤。
整个软件结构由几个主要的软件的模块组成,分别是main()函数,get_order()函数和exchange()函数。
3.1 main()函数设计说明
该函数为整个软件架构的主函数,在进入主函数之前,由编译器自动加载了硬件的堆栈和中断向量配置文件。当配置完成后,程序自动跳入主函数开始执行。主函数的代码为顺序执行,模块除数据通信功能的其他所有功能都在主函数中实现,图5是主函数的程序流程图。
3.2 get_order()函数设计说明
get_order()函数作用是将异构系统总线收到的数据转换到ModBus发送缓冲区中准备发送给现场的ModBus设备。在转换时要严格按照标准ModBus-RTU格式进行。图6是该函数的程序流程图。
3.3 exchange()函数设计说明
exchange()函数作用与get_order()函数刚好相反,exchange()函数将现场ModBus设备采集到的数据按照异构系统总线协议方式存入到主控制器中。
4 结论
本文通过基于ARM内核的高速微处理器LPC2131的ModBus协议转换模块进行介绍,在此基础上完成了硬件设计与软件搭建,通过编写控制器软件程序实现了现场ModBus设备与异构系统的数据通信和电平转换。实践结果表明,该设计硬件结构简单,运行稳定可靠,软件开发周期短,满足现场设备数据通信以及协议接口驱动的需要。
参考文献:
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篇5
当前阶段,社会对高速信息网络需求不断提升,为应对这一形势,互联网不断开发新协议,通过局部修补实现结构的进一步完善。国际互联网标准化工作组IETF对这一完善过程起着主导作用,通过对新标准的制定与修改提升互联网性能,完善其功能。在这种发展背景下,网络架构日益变得复杂,为管理与维护工作带来较大难度[1]。这一问题的决定性因素在于互联网的最初设计,特别是对TCP/IP的设计。而对于TCP/IP的修改又存在较大困难,因此,社会各界均在寻求一种新的解决途径来化解当前的困境。于是,新型体系架构应运而生。
传统的网络构架中由于逻辑控制和数据转发紧密地耦合于网络设备中,新的网络控制管理策略很难到现网上部署,网络的扩展性和灵活性被束缚,因而从控制和转发分离成为许多研究者的共识。因此,在尝试改变互联网的体系结构的同时,软件定义的网络(software defined networking,SDN)被作为一种新型的网络体系结构提出。OpenFlow技术作为SDN转发抽象的实现之一,已经受到学术界和工业界的普遍关注和广泛研究。OpenFlow实现了将设备控制平面与数据平面相分离,让用户对设备的控制和修改变得更容易[2]。
1 SDN的发展现状
为了有效解决TCP/IP构架带来的问题,国际学术界通过未来网络研究的实施致力于未来网络创新实验平台的开发与建设,同时先后启动了GENI、FINE、4WARD、FIA等项目。IETF开发出了ForCES网络构架,用于标准化控制组件与网络组件的通信,网络设备主要由两部分组成,包括控制件(CE)与转发件(FE),其中CEM件主要执行控制与信令的功能,使用ForCES协议指导转发组件处理报文的方式。ForCES自2003年起开始实行标准化,同时出版了许多应用文档,定义网络实体和接口的框架模型。但是,这一标准化形式只是致力于创新与建模,并未获得设备商的普遍运用。后期,又开发了网络构架Ethane,这一构架主要针对于企业网的应用管理,允许相关网络管理者对精细粒度策略进行定义,并于网络中予以执行。将基于流转发的以太网交换机直接和管理网络接入的路由控制器相连,这种方式看上去较为激进,但其可向后兼容现有主机与交换机。控制器对主机的网络注册、认证及数据流的路由策略有控制作用,而下层交换机主要承担对数据的转发工作。
基于上述的这些研究,斯坦福大学的Nick教授等人提出了OpenFlow,可让研究者在现今的网络运行试验协议。它可以作为像GENI项目这样大规模试验床的重要部件,斯坦福的两栋大楼很快就部署了OpenFlow网络,随后,OpenFlow受到了学术界的广泛关注。OpenFlow思想也逐渐演变成了今天的SDN网络构架,具备控制、转发分离、集中化控制、资源虚拟化等优势。不久后,OFELIA、GENI项目和FIRE项目均提出采用OpenFlow技术搭建未来网络的创新实验平台。在Nick教授等人的推动下,2011年开放网络基金会(ONF)成立,专门负责相关规范和标准的制定以及推广,包括OpenFlow协议版本、配置协议OF-Config和SDN白皮书,有力地促进了SDN/OpenFlow的标准化进程,使它成为未来网络体系构架研宄和创新实验平台构建领域的热点技术。ITU-T与IETF等国际标准化组织也纷纷开始关注SDN的应用场景和组网方式。但SDN不仅停留在学术研究层面,应该说工业界的热情不亚于学术界,谷歌、微软等互联网公司均在SDN领域投入了大量的科研力量。企业界也出现Nicira和Big Switch等为代表的SDN公司,开发出了OpenVSwitch和Floodlight等网络软件。
2 OpenFlow协议及特点
2.1 OpenFlow规范
OpenFlow交换机规范定义了交换机的基本功能以及通过远端控制器对OpenFlow交换机进行管理的协议。远端控制器在安全通道上通过OpenFlow协议对交换机中的安全控制单元直接进行管理(图1)。
在OpenFlow1.0.0的交换机中,数据报文处理和寻址的过程如下。
步骤1,以太网数据进入交换机后被输送至数据解析系统。步骤2,提取报头字段信息,将其置于分组报头,报头信息主要用于匹配操作。步骤3,对分组报头进行查找,成功匹配后送至匹配系统。步骤4,对比数据包报头与OpenFlow流表中流条目规则。OpenFlow流表中流条目存在优先级由高到低的顺序,所以,在查找数据包报头时,应自流表中的首个表项开始。成功匹配后,在匹配的流表条目上继续进行;如果匹配不成功,则将数据报文送至控制器进行处理。具体见图2。
在OpenFlow交换机中流表示进行分组转发查询的最关键部件,在流表中包含了一系列的入口项(用于匹配收到的分组),激活计数器并自动匹配到与该分组所对应的操作。如果在流表中找到对应的入口项,将对该报文执行预先设定的动作,而控制器的作用则是用于确定某一报文没有找到对应入口时的动作,同时还负责流表中每一条记录的增删。
2.2 OpenFlow协议特点
作为一项灸手可热的新技术,OpenFlow之所以能够受到广泛的关注和支持,是和OpenFlow协议的技术特点息息相关的。OpenFlow协议主要有以下特点。
(1)OpenFlow技术将原有的IP承载架构完全打乱。OpenFlow的流表(Flow Table)是由多个流表项共同构成的,任何一个流表项均为一项转发规则。数据包进至交换机后,对流表进行查询以此获取转发端口。OpenFlow的流表中任何一个流表条均包含头部、计数器及行为3部分内容。其中头部属于十元组,不仅包含传统的七元组,另外增加了交换端口、以太网类型以及VlanID,以此对流表进行定义;计数器用于做流二量的数据统计工作;而行为主要指转发、丢弃,规定了与流表项匹配的数据包所应进行的操作行为。对于OpenFlow技术而言,将控制与转发进行分离是其关键特性,这就决定了其远端控制与查询功能的进一步实现。要想对流表进行相应改变,只要通过远端指令操作即可实现;若想对网络状态进行实时掌握,通过远程操控即可查询与获取。这一功能的实现,使网络灵活性获得有效提升,真正实现了网络的智能化。从某种角度来讲,OpenFlow技术实现了传统硬件定义互联网向软件定义互联网的巧妙转变,更加动态化与灵活化,同时使Software Designed Network的核心思想得以凸显。总体而言,可控软件定义互联网的实现,在提升网络灵活性的同时,凭借相应的控制算法,使网络安全性与鲁棒性均得以有效提升,大大改善了其运行效率。
(2)从网络创新角度来看,OpenFlow技术的运用具有非常大的价值。近年来,互联网技术飞速发展,呈现出日新月异的变化的同时,也呈现出许多问题。为应对以上问题,网络体系结构日益复杂化,在解决相关问题的同时,也带来了新的问题,例如OSPF、BGP、NAT、防火墙、流量均衡等技术的应用,使网络设备日益臃肿。相较于网络领域发展瓶颈,可以说计算机领域的变化日新月异。而作为计算机网络体系结构的相关研究者,通过对计算机问题、所遇瓶颈以及成功解决经验进行分析,认为应将功能单元化作为核心思想,将控制与转发功能进行合理分离。基于设计模式与软件工程的分析,交换机与路由器相对简单,满足其基本功能需求的同时,为上层控制层提供API库,并由控制层对其进行有效控制。
如此一来,研究人员就能通过对下层API进行自由调用实现协议的编写,最终促进网络创新的实现。OpenFlow对网络创新思想起到重要的推动作用。以往通过自制数据包的转发过程,经OpenFlow交Q机实现了控制器的数据包转发操作,控制器下发流表指令后,自己按照指令对数据包进行相应的处理,进而对转发与控制操作进行有效分离。
OpenFlow的技术特点同时也对交换设备提出了新的要求,OpenFlow提出新的交换机解决方案必须具备以下4个特点。
(1)设备必须具有商用设备的高性能和低价格的特点。
(2)设备必须能支持各种不同的研究范围。
(3)设备必须能隔绝实验流量和运行流量。
(4)设备必须满足设备制造商封闭平台的要求。
3 SDN的体系结构及特点
软件定义网络(SDN)作为一种新型的网络构架,其本质的特征就是网络控制和转发分离,网络具备可编程特性。OpenFlow标准定义了控制层和转发设备间的通信协议,是SDN网络构架的核心[3]。
3.1 SDN体系结构
SDN可以用来提供标准的接口,可以通过软件的方式控制网络中的资源连接和网络业务流,必要时对业务流进行特定的检查和修正,所定义的原始函数被抽象成标准的网络服务。OpenFlow是其中的一种接口协议。
基本的SDN网络部件,如图3所示NE通过D-CPI接口上报设备的能力,SDN业务应用通过A-CPI接口告知控制器其具体的业务需求,控制器根据业务应用的需求实施对于底层设备的控制,通过优化控制策略在有限的网络资源下提供具有竞争力的业务。
SDN几个平面之间的关系:在数据平面,OSS至少应当支持NE的初始建立过程、分配SDN控制功能并配置SDN控制器;在控制平面,OSS需要配置SDN业务的控制策略并监测系统的性能;在应用平面,OSS配置业务合同与业务等级协定(SLA)。对于所有的平面,OSS需要提供安全性的管理和认证方式。
(1)数据平面。
包含了多个网络部件,每个NE包含一系列的网络转发单元和业务处理资源,SDN的资源是根据底层的物理实体和所支持的能力而定的。
(2)控制平面。
SDN控制器组成,每个控制器负责NE分组的专用控制。SDN控制器的最基本功能是执行它所支持的应用程序请求,而每个应用程序之间通常是相互独立的。SDN控制器需要与对等的控制器、下属控制器以及非SDN环境之间进行交互以实现复杂的控制功能。
SDN控制器的一个常见但不必要的功能作为网络的反馈控制元件,可以应对网络的突发事件,如将网络从故障中恢复及资源的再优化分配,等等。
(3)应用平面。
应用平面由一个或多个应用程序,每个都有专用的控制逻辑,负责SDN控制器所管辖的多个资源组。应用程序本身也可以调用其它应用程序,其自身也可以作为一个SDN控制器。
(4)管理平面。
每个应用、SDN控制器、NE均具有与管理者相连的功能接口,可以负责从底层资源池中为高层业务分配资源,并建立底层平面和高层平面的通信方式。
OF-config协议的定位主要是提供管理接口所需要的功能。
OF-switch协议的定位主要是执行D-CPI和A-CPI之间的功能。
3.2 SDN的特点
(1)控制和数据平面分离。
控制平面和数据平面采用分离的设计方法,通过D-CPI接口进行控制。SDN控制器可以控制NE的重要功能,并且能够获知NE的状态信息。
(2)逻辑化的集中式控制。
与本地化控制方式相比,集中控制的方法具有掌控更广范围的资源的能力,并且可以为网络做出更好的决策。为了提升网络的可扩展性,通常在集中式控制方法中不建议获取详细的网络资源,可以通过资源的抽象集合进行表示。逻辑化的集中式控制方式相比传统的集中型网管具有更高的灵活性。
(3)对外部应用的拓扑和资源抽象方法。
应用可以存在于任何级别和粒度的抽象,同时控制器和业务应用均可将对方作为对等级别、客户端或者服务器端。
网络拓扑和资源的抽象通过A-CPI接口进行管理,并可通过程序化的控制方式进行管理。在了解网络中的资源和状态信息后,应用可以通过SDN控制器定制需求并根据网络的实时状态调整网络服务。
SDN垂直体系架构支持信息模型的外送,并可以在客户端执行CRUD操作(Create-Read-Update-Delete)。
分层模型的主要目的在于如下几方面。
可扩展性:更高层次的控制器可以获取更高的抽象度和更广的管辖范围。
安全性:每一层数据分属于不同的信任域,在分层参考点处执行标准的域间安全性管理。
4 基于OpenFlow的架构层次设计
基于openFlow的虚拟网络架构主要分为4个层次,分别为应用层、虚拟平台、控制层和物理层,如图4所示。
(1)应用层对网络架构的具体运行状况进行访问与监控,对数据流处理逻辑与规则进行有效控制。通常来讲,应用层应用程序主要包括两种形式,即GUI与CLI。其中GUI为图形界面,用户通过此界面对网络流量与数据转发等情况全面掌握,同时以自身需求为依据,在网络中对实体与数据流处理规则进行相关处理。CLI为命令行程序,此程序能够为用户提供更多操作功能,仅需执行单命令即可完成,工作效率非常高。
(2)VTN虚拟平台作为OpenFlow虚拟网络架构的关键部分,对虚拟网络架构中各项主要业务逻辑均有所涉及。从某种角度来讲,VTN虚拟平台是建立在网络硬件层与用户应用层之间的重要桥梁。在VTN虚拟平台中,最上层为服务器,在外部应用程序的运行中,服务器根据其运行需求向其提供内部数据服务接口;逻辑层通过逻辑网络的建立,对网络请求的处理逻辑进行定义操作,并对各项网络任务用到的控制器与相关设备进行指定,保证虚拟网络流控制、网络监控及流过滤器等各项功能的实现;物理层对物理实体有配置和维护的功能,通过对通信状态的查看与修改,实现其管理功能,同时可对控制器、网络物理设备配置信息及域或边界配置信息进行更改;驱动器则为VTN虚拟平台实现物理设备单独操作的重要接口。
(3)控制层的组成包含了多种网络设备控制器,例如OpenFlow交换机控制器、Overlay交换机控制器与Legacy交换机控制器等,主要负责对物理设备数据转发的控制。
(4)物理层作为整个OpenFlow虚拟网络架构的底层结构,网络通信中涉及的一切硬件均涵盖于此,主要为OpenFlow设备与非OpenFlow设备两种类型,例如OpenFlow交换机、Overlay交换机和Legacy交换机等。
5 结语
经30多年的实践,基于TCP/IP构架的互联网取得一定成果,并被世界多领域广泛应用,逐渐成为产业规模最大的重要基础设施之一。近年来,信息社会不断进步,社会对互联网技术的需求不断提升,这为网络发展带来一定压力。在此发展背景之下,ITU-T提出未来网络的需求指标与发展目标,同时国际学术界通过未来网络研究项目的大量开发,致力于未来网络创新实验平台的建设,并先后启动了GENL FIND、4WARD、FIA等项目。
该文从理论层面介绍了SDN网络的发展现状、OpenFlow协议的特点,并提出了SDN的体系架构。应用这些概念,设计了基于OpenFlow的架构层次。SDN网络依托其可编程性、集中控制、资源虚拟化等优势,必将在工业中广泛应用。
参考文献
篇6
在积木块内部或积木块之间进行串行通信,就得根据具体的需要,事先确定好串行通信接口协议。为方便项目的开发和应用,我们尽量使用标准化的接口协议,如UART,I2C,SPI等。下面笔者就简单介绍MCU应用开发中常用的串行通信接口协议,并结合各接口协议在本项目中的应用进行比较分析和选择。
1. 常用的串行通信协议
(1)UART总线协议
UART的全称是“Universal Asynchronous Receiver/Transmitter”,意为“通用异步收发传输器”,是一种异步收发传输器,是电脑硬件的一部分,广泛应用于MCU应用开发中。UART可以将数据在串行通信与并行通信间进行传输转换,即在MCU内部以字符为单位进行并行处理,而在线路上逐个比特串行传输。UART可用于全双工点对点通信,一条线接收(RX),另一条线发送(TX)。
通常MCU的UART接口不能直接和DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备)设备对接,需要通过电平转换芯片将UART接口的TTL电平转换成RS232C、RS485或RS422的接口电平,然后才能和具有对应接口的DTE设备对接。
由Motorola公司推出的串行通信接口SCI(Serial Communication Interface)是一种UART接口。
(2)I2C总线协议
I2C的全称是“Inter-Integrated Circuit”(在中国一般读作“I方C”,也可写作“IIC”),意为“内部整合电路”,是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接MCU及其设备。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。每个连接到I2C总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址,主机可以作为主机发送器或主机接收器。I2C使用多主从架构,如果两个或更多主机同时初始化,数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏。AVR序列单片机内部集成TWI(Two-wire Serial Interface)总线,是对I2C总线的继承和发展,可以看做一类。
(3)SPI总线协议
SPI的全称是“Serial Peripheral Interface”,意为“串行外设接口”,是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器上,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号。
(4)USART总线协议
USART全称是“Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter”,意为“通用同步/异步收发传输器”,是一个高度灵活的串行通信设备。USART相对UART来说是在异步通信的基础上还有同步的功能,USART能够提供主动时钟。USART可以配置成UART或SPI模式,AVR USART对AVR UART完全兼容。
(5)1-wire总线协议
1-Wire协议是美国Maxim/Dallas公司开发的一种单线总线协议,简称“单总线”。系统由一台主机和若干台从机通过一条线连接而成,主机由此完成对从机的寻址、控制、数据传输甚至供电(当然一条功能线之外还有地线,如需由主机供电,还要有电源线)。1-Wire协议采用单根信号线,既传输时钟,又传输数据,而且数据传输是双向的。它具有节省I/O口线资源,结构简单,成本低廉,便于总线扩展和维护等诸多优点。
1-Wire协议适用于单个主机系统,控制一个或多个从机设备。当只有一个从机位于总线上时,系统可按照单节点系统操作,而当多个从机位于总线上时,则系统按照多节点系统操作。
主机一般由MCU组成,从机由Maxim/Dallas提供的1-Wire器件构成,每个1-Wire器件内嵌唯一的地址码,以实现主机对不同从机的寻址。主机可通过各种方式联入计算机系统。作为一种单主机多从机的总线系统,在一条1-Wire总线上可挂接的从器件数量几乎不受限制。
(6)USB总线协议
USB全称是“Universal Serial Bus”,意为“通用串行总线”,是1994年底由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等七家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。USB具有传输速度快(USB1.1是12Mbps,USB2.0是480Mbps,USB3.0是5 Gbps),使用方便,支持热插拔,连接灵活,独立供电等优点。因为USB已经替代并行和串行接口,成为PC的标配,所以MCU与PC之间的连接越来越多地采用USB接口,一般是通过USB转UART电路,将MCU的UART与PC的USB连接起来。
(7)SDIO总线协议
SDIO的全称是“Secure Digital Input and Output”,意为安全数字输入输出,是SD型的扩展接口。SDIO除了可以接SD卡外,还可以接支持SDIO接口的设备,插口的用途不止是插存储卡。支持SDIO接口的PDA、笔记本电脑等都可以连接像GPS接收器、WiFi或蓝牙适配器、调制解调器、局域网适配器、条形码读取器、FM无线电、电视接收器、射频身份认证读取器或者数码相机等采用SD标准接口的设备。
SDIO协议可以支持三种操作模式:SPI、SD一线,SD四线(接口通过寄存器来配置)。SPI速度较低,一线或者四线需要寄存器来选择,高速模式下需要四线支持。
(8)CAN总线协议
CAN的全称为“Controller Area Network”,意为控制器局域网,是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。
CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。
(9)GPIO总线协议
GPIO的全称为“General-Purpose Input/Output ports”,意为“通用IO口”,即可以根据使用者的需要将某个接口引脚设置成输入、输出或其他特殊功能。GPIO的功能类似8051的P0~P3。GPIO是一种非常重要的I/O接口,具有使用灵活、可配置性好、硬件代价小等优点。
(10)RJ45 以太网接口协议
10/100 Base-T RJ45接口是常用的以太网接口,支持10兆和100兆自适应的网络连接速度,常见的RJ45接口有两类:用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE类型,还有用于交换机等的DCE类型。RJ45接口通常用于数据传输,最常见的应用为网卡接口。
RJ45是各种不同接头的一种类型(例如:RJ11也是接头的一种类型,不过它是电话上用的);RJ45头根据线的排序不同分为两种:一种是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕,另一种是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。因此使用RJ45接头的线也有两种即:直通线、交叉线。
MCU控制板集成或外扩网卡模块后,就能直接接入到计算机网络。
2.各接口协议的比较和选择
(1)本项目中串口通信应用分析
第一,在本项目的应用中,串口通信分为以下三种。
①积木块内部即MCU与器件间的串口通信
对于积木块内部的串口通信,可选用的接口协议有UART、I2C、SPI、USART、1-wire、SDIO和GPIO等。
②积木块之间的串口通信
对于积木块之间的串口通信,可选用的接口协议有UART、I2C、SPI、USART、SDIO、CAN、GPIO和RJ45等。
③积木块和上位机PC之间串口通信
对于积木块和上位机PC之间串口通信,可选用的接口协议有UART、USB和GPIO等。
第二,在本项目的应用中,串口通信按照拓扑结构可以分为以下三种。
①点对点通信。可选用的接口协议有UART、I2C、SPI、USART、1-wire、SDIO、CAN、GPIO和RJ45等。
②一主多从通信。可选用的接口协议有I2C、SPI、USART、1-wire、SDIO、CAN和GPIO等。
③多主从通信。可选用的接口协议有I2C、CAN和GPIO等。
(2)本项目中串口通信接口协议的选择
在实现各种功能的积木块时,遵循一条最基本的原则:兼顾积木块实现的通用性和复杂性。即有选择地将某几个功能做到一个积木块上,既减少积木块的复杂性,又增强它的通用性。这样根据需要做出几种通用的积木块,加上相应的器件就能实现相应的某项功能。
具体实现一个积木块还得选择通用性较好的MCU和选定功能的相关器件,这二者是相互影响的。比如器件的接口是SPI的,MCU就应该有相应的SPI接口。反过来,先选定MCU,选择器件时就要注意选择MCU具有的接口类型。
实践证明,通用性好的积木块至少应该具有UART、I2C、SPI和一定数量的GPIO接口。另外,为方便和上位机PC通信,最好有USB接口。
其余接口的实现有三种方式:
①在一些专用的积木块上实现
②在通用性积木块上通过GPIO配置实现
③通过接口转换积木块来实现
总之,在选择串口通信接口协议时,以满足积木块基本功能为目的,适配MCU或器件的接口类型。
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河北省高等学校科学技术研究项目资助/Supported by science and technology research projects of colleges and universities in Hebei province 编号:Z2010316)
篇7
计量仪表与抄表主机的通讯方式(下段信道)是自动抄表系统的关键所在。常用的下段信道有电力线载波、有线(总线)、无线(RFID)等方式。
总线抄表方式技术成熟、稳定、简单,在通讯信道正常情况下,可以实现实时通讯,是用户广泛采用的一种集中抄表系统。
M-BUS总线又叫Meter-Bus通用仪表总线,采用欧洲标准的2线制总线,是一种专门为测量仪器和计数器传送信息而设计的数据总线,也是专门用于远程抄表的一种高可靠性、高速、廉价的家用电子系统的欧洲总线标准。2004年,建设部引进该标准并转化为行业标准,标准号为CJ /T 188―2004,标准名称为《户用计量仪表数据传输技术条件》,该标准对M-BUS总线的电气接口参数和数据传输方式做出了详细规定。
M-BUS总线可同时实现数据传输和远端供电,在非电量能源计量仪表如水表、燃气表、热量表等集中抄表系统中的应用越来越广泛[2]。
为解决M-BUS总线通讯信道易受人为、大范围损坏,损坏后故障排除困难、恢复时间长、信道后续运营维护维护量大等问题,我们开发了便携式M-BUS 抄表仪。
便携式M-BUS抄表仪与笔记本计算机可组成移动抄表平台,可集中记录数据并保存在笔记本计算机中,再由工作人员携带到机房后传输给管理中心计算机。也可采集一只或一组独立工作的表计的耗能数据,可方便的进行系统开发或现场调试及故障排查。
综合考虑计算机USB接口的驱动能力和M-BUS总线的特点及实现难度,我们确定便携式M-BUS抄表仪的技术指标如下:总线电压30V,电流驱动能力是100mA,最多可同时驱动35只表。
1 主要原理
1.1 集中抄表系统原理
集中抄表系统是一个三层的网路系统,由上层、中间层和底层组成。主站软件位于系统的最上层,集中器和采集器构成系统的中间层、智能计量终端是系统的底层。主站软件实现主站调度、数据采集与管理、报表结算等功能;集中器和采集器实现上下行通信链路转换;智能计量终端(采集点监测设备)提供计量和本地通信功能,并响应上位机的指令。
集中抄表系统的网络结构如图1所示:
在这个系统中,PC机是主站,主站软件可以由多个模块组成,图中列举了主站调度系统、用水信息采集与管理系统及其它支持系统三个模块。集中器和便携式抄表仪(即采集器)构成通信系统的中间层,采集点监测设备是通信系统的底层。主站和便携式M-BUS采集器通过USB接口建立远程通信网络,M-BUS总线作为本地通信网络。主站、便携式M-BUS采集器和采集点监测设备(从机)构成一个主从通信系统。每次通信都是由主机发起,主站在规定时间内收到从机正确应答标志着成功完成一次通信,否则通信失败。
作为本地通信网络,M-BUS总线有如下特点:
(1)数据从集中器(或中继器)向计量终端传输时,使用总线电压调制传输数据,而总线电流保持恒定。
(2)数据从计量终端向集中器(或中继器)传输时,使用总线电流调制传输数据,而总线电压保持恒定。
因为数据传输调制方式不同,保证了计量终端之间不会互相通信。其数据传输如图2所示。
(3)远端供电
当总线有电时,终端从总线取电,总线可以为每个终端提供3.3V稳压电源,每个终端消耗总线电流不大于3mA。
(4)支持多种拓朴结构
可采用任意总线拓扑结构,如星型、树型等。
E、支持总线连接方式
总线使用普通双绞,极性可以互换
1.2 抄表仪原理
根据MBUS总线的特点,USB接口便携式M-BUS抄表仪(以下简称抄表仪)需要3路电源,一路是系统电源,一路是总线低电压(传号电压),另一路是总线调制电压(空号电压-传号电压);另外还包括电流解调电路和USB转换电路等。原理框图设计如图3所示。
在这个设计中,下行发送的数据和电源都来自于主站USB接口,解调完成后的上行数据也经过USB接口送给主站。
待发送数据经主站USB接口送给抄表仪的发送控制电路,发送控制电路实现电压调制。从机(采集点监测设备)以电流调制方式应答,抄表仪的接收电路对电流调制信号进行解调,解调完成后的数据经USB接口送给主站,由主站进行数据判别和解析。
在前面的论述中,我们知道M-BUS接口下行是电压调制方式,也就是说传号电压和空号电压是不相等的,加上系统电源,这个抄表仪需要3路电源,即空号电源H,传号电源L和系统电源VCC。
根据相关标准和从机接收特性,总线传号电压应该大于12V,总线空号电压应该比空号电压高10V以上。兼顾便携式M-BUS采集器的通信可靠性和电源设计难度,我们选择传号电压为18V,空号电压为30V。
通用USB端口的电源供给能力为5W,升压型开关电源的效率估计为70%。则便携式M-BUS采集器的总线输出电流为3.5W/30V=110mA。
一个M-BUS终端消耗电流不大于3mA,不考虑总线压降,则便携式M-BUS采集器可以外接35个终端。
2 主要电路原理
2.1 USB串口转换电路
选用美国FTDI公司的FT232R实现USB串口转换功能。
FT232R是单片USB转异步串行通信接口芯片,内嵌USB 协议栈,无需编写USB程序固件。UART接口支持7或8比特数据,1位或2位停止位,奇、偶或无校验;通信波特率从300bps-3Mbps;内置256byte接收缓存和128byte发送缓存;内部集成了1024Bit EEPROM用来存储USB VID、PID、编号及产品字符等;每个器件都有唯一的USB序列号;支持USB挂起和释放;支持USB供电、自主供电和总线供电;为便于与USB接口匹配,内部集成了3.3V电平转换器;集成了1.8V-5V逻辑电平转换器,可方便的与UART接口匹配;支持5V/3.3V/2.8V/1.8V COMS电平输出或TTL电平输入;集成了上电复位电路;全内部时钟,不需要外部振荡器;集成了模拟电源滤波器,不需要模拟电源输入;3.3V-5.25V单电源工作;-40℃-85℃工业级工作温度范围[3]。
使用FT232R实现USB串口转换的原理电路图如图4所示。图中,U1是USB串口转换器,CN101是计算机的USB接口,J2可接外部电源适配器,以进一步提高便携式M-BUS抄表仪的带载能力。
这个电路结构简单,使用方便。也可与其它电路一起构成USB-485接口转换器或USB-232接口转换器。为低速串行通信提供了一个可靠的USB 解决方案。
2.2 电源电路
总线电源有两路(见图5),一路产生传号电压,另一路产生空号电压[4],由串口直接对总线电压进行基带调制。图中选用了NS的LM2733产生两路总线电压。另外,时基电路、放大器和比较器的电源直接由USB电源供给。
LM2733为Boost型开关稳压器,输入电压范围2.7-14V,开关频率有600kHz和1.6MHz两种,内部集成了40V/1A的MOSFET,封装为SOT23-5,还有SHDN管脚,可方便的进行小型化设计和关断控制[4]。从主机USB接口得到的5V电源作为输入电源,分别进行BOOST变换后,升压到18V和30V,用作总线传号电压和空号电压。
2.3 发送和保护电路
发送电路完成电压调制功能如图6所示。主机无信号发出时,LocalHostTXD为高电平,三极管VT1、VT2、VT3导通,场效应管VT7导通,VT9截止,总线输出电压为30V(空号电压);主机有信号发出时,LocalHostTXD为低电平,三极管VT1截止,场效应管VT9栅极被拉高,VT9导通,VT7截止,总线电压变为18V(传号电压)。
场效应管VT8和555时基电路及采样电阻R58和比较器U8B一起构成了过电流保护电路如图7所示,根据设备电源功率可调整保护电路阈值。当总线电流大于阈值时,保护电路动作,切断总线输出并延时一段时间后恢复总线输出。如此反复,确保发送电路不会损坏。
保护电路中,调节电流采样电阻即可调整保护电流,调节C12的电容值便可获得不同的延时时间。
2.4 接收电路
接收解调电路,如图8所示由采样电阻R58、积分放大器U7A、U7B和比较器U8A组成。积分放大器负责检测总线中的小电流变化和信号放大,比较器进行阈值判别,判别后的值直接作为解调信号直接送给电平转换器输出给主机。
3 结束语
该设计实现了预定的设计目标,具有功能可靠,器件少,使用简单、携带方便等特点,并且硬件成本低廉,增强了应用的方便性。
该设计与智能计量终端和主站软件一起构成的集中抄表系统具有远程自动抄收、实时结算、价格变更、计量收费、实时监测、通断控制等各种人性化管理服务功能,具有极大的可持续发展性。可以保障长远的、稳定的、可靠的服务。
该产品符合CJ/T 188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》的物理接口要求。
该设计仅实现了便携式设计和接口转换功能,无规约管理功能,所以可配合不同的主站软件用于多种不同规约的M-BUS接口的相关产品的开发测试和运行维护领域。
目前,该产品已经小批量生产了100台,并交付用户使用,得到了用户的认可和好评。
参考文献
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第一条 相关定义
1.费用结算单:指甲方为结算需要,向乙方出具的,载明应付费用及支付期限的任何形式的书面材料。
2.书面确认:指乙方及其分支机构或授权人员盖章或签字之任何形式的书面材料。
第二条 操作
乙方委托甲方从事下述服务。
1.在签发第三方的运输单证的情况下,作为乙方的货运人,为乙方向承运人或其人订舱,排载,制作单证,依据乙方的具体指示(参照每票托运单),从事拖车、场装报关、报检等,并代缴有关费用。
2.在甲方签发自己的运输单证时,向实际承运人订舱、向乙方签发运输单证,并根据乙方的指示(参照具体托运单)提取货柜、拖车、场装、报关、报检、并代缴相关费用。
3.办理进口货物货运业务(参照委托单证或相关单证)。
第三条 结算
甲方选择_________方式向乙方结算相关费用。
1.票结
1.1 乙方在委托甲方操作开始前,将空白支票或现金交给甲方,甲方必须出具收据。
1.2 甲方在每票货操作完毕后,从该支票或现金直接支取费用。
1.3 乙方支票空头或透支或预缴现金不足,应在甲方通知后立即补齐,并按逾期时间支付违约金。
1.4 非因甲方原因产生之超出结算期限的未结费用,乙方应于甲方通知后立即支付,并按逾期时间支付违约金。
1.5 甲方应于结算后立即出具发票给乙方。
2.月结
2.1 甲方于次月_________日之前提供前一个月的费用结算清单给乙方核对(乙方也可随时向甲方索要)。
2.2 乙方必须于_________日前对之进行核对,并以书面形式向甲方确认或异议,否则视为同意。
2.3 乙方对甲方出具的费用结算清单全部或部分有异议的,应于_________日前,就确认或没有异议的部分按时支付,不得拒付全部费用。
2.4 对于乙方有异议的全部或部分费用,甲方应立即与乙方协商,并于乙方书面异议的一周内重新制作费用结算清单给乙方。该新费用结算清单的交接,适用本第2款,第2.2项的规定。
2.5 对于上述应付费用,乙方若需要由本合同以外的第三人支付给甲方的,必须书面通知甲方,并对该应付款承担连带清偿责任。
2.6 甲方对乙方所付费用,应立即开具发票或收据给乙方。
2.7 甲方在代垫金额较大的情况下,有权要求乙方先行支付代垫费用。定期结算期内代垫费用的最高限额为,超出限额乙方必须先行支付甲方代垫的费用。
2.8 甲方保有应收费用的增补权。双方在结算后,发现尚有部分应计算的费用未结算的,甲方有权予以增补,乙方应在下一结算期间结清。乙方保有多付不应付费用的追索权,多付金额经双方确认后在下一个结算期抵扣。
第四条 担保措施
1.乙方同意,在其未能依本协议第二条,第三条规定支付甲方有关费用时,甲方有权留置其所占有的乙方本协议项下的标的货物。
2.乙方应于不少于两个月的期限内履行支付义务。该期限从甲方采取留置措施时开始计算。乙方逾期不履行的,甲方得以将留置物拍卖,变卖或与乙方协议折价,以其价款优先偿付甲方费用。留置物折价,拍卖,变卖后,其价款仍不足以偿付的,不足部分由甲方清偿。
3.乙方同意,在乙方结清相关费用后,甲方方将报关单证或退税核销单或提单等交给乙方,由此造成的任何损失乙方承担。
第五条 违约责任
1.乙方未依本协议向甲方支付费用,或支付费用不完整的,乙方必须从支付期满日起,按应付款向甲方每日支付违约金。
2.乙方无正当理由_________天不履行某一个月的全部费用或所欠费用超过全部应付费用的时,甲方可以解除协议并按上款要求违约金。
3.甲乙双方违反本协议造成对方损失的,按违约时的实际损失赔偿对方。
第六条 争议解决
1.本协议不尽之处,由双方协商解决或作补充商议。
2.双方协商不成的,一方可以向人民法院。
第七条 协议的变更和解除
1.双方可以通过协议方式变更或解除本协议,但必须提前30天书面通知对方,并经对方书面同意。
2.除第六条第2款的情形外,任何一方依上款方式单方解除本协议,必须支付给对方人民币_________元违约金。
第八条 其他
1.本协议期限从_________至_________止。
2.本协议期满,双方无异议的,自动延续壹年。
3.本协议一式两份,效力相同,双方各持一份,自签订日起生效。
第九条 其他双方协议的条款_________。
甲方(盖章):_________
乙方(盖章):_________
代表(签字):_________
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(一)在近一两年内,除非迫不得己,不出台导致出口企业成本费用普遍、大幅度上升的重大政策、措施;
(二)对必须出台的调控政策、措施,尽可能采用“渐进”方式;
(三)关注政策的叠加效应和累积效应。尽量避免影响出口企业成本上升的多项政策措施短期内密集出台或某项政策措施频繁调整;
(四)对调控政策、措施及时进行跟踪,并加以完善,尽可能避免“误伤”企业。
二、加大税收政策支持力度 (一)尽快扩大消费型增值税实施范围。实施消费型增值税制度,有利于提高企业技术革新的积极性,改变目前我国出口产品中含有增值税的状况,提升我国出口产品的国际竞争力。建议国家尽快将“两高一资”型以外的出口企业作为扩大试行消费型增值税的行业。
(二)进一步完善出口退税政策。一是继续适当调高一部分劳动密集型产品特别是高附加值劳动密集型产品的出口退税税率。近期国家回调了部分纺织、服装的出口退税率,得到了普遍的认同。建议适当调高其他劳动密集型产品的退税率,提高鼓励出口的机械、电子等产品的退税率,对纺织、服装产品的出口退税率亦可再适当提高1~2个百分点。二是对去年大面积下调退税的政策,根据近一年来运行的实际情况和企业的反馈,对一些“误伤”企业的环节加以调整。三是修改新成立的生产型出口企业在出口一年后才退还前一年内应退税款的规定。
(三)对中小出口企业实行减税政策。在近一两年内,对“两高一资”以外的中小出口企业在现行税率基础上减半征收企业所得税;对实行核定征收所得税的企业下调应税所得率;对亏损或微利出口企业,减征或停征城镇土地使用税、房产税等地方税收。
(四)对进出口企业从各级财政获得的专项扶持促进资金免征企业所得税。将企业从财政获得的各种专项资金作为纳税收入征收企业所得税,实质上削弱了财政支持的力度和效果。建议商务部与财政部、国家税务总局协调,至少在近两年内对财政支持外贸企业的各种专项资金免征企业所得税。
三、进一步加大财政支持力度
加大财政对外贸出口的支持力度,应着眼于两个方面。从长远看,是支持企业加快转型升级,从当前看,是帮助企业渡过难关。从支持方式看,一方面要加大对企业的直接支持;另一方面要对有关部门、单位为外贸企业提供特定服务的活动加大支持力度,而这些特定的服务或有助于出口企业直接或间接降低成本,或有助于出口企业加快转型升级的步伐,增强消化高成本的能力。
(一)进一步拓展支持内容。在保留或适当调整现有财政扶持政策的基础上,增设专项资金或在有关专项资金中增加支持内容:
1.设立公平贸易活动支持资金,用于对参与公平贸易活动的企业发生的相关费用给予补贴。
2.设立应对国外技术性贸易措施的专项资金,以降低企业应对国外技术性贸易措施的成本。该项资金主要用于:对科研机构、行业内的龙头企业开展具有普遍应用价值的技术攻关费用给予补助;对一些出口重点行业、重点地区为应对技术性贸易措施而设立的检验检测机构的开办费用、设备购置费用给予补贴;对部分检验检测费用水平较高的检验检测项目给予适当补助;对制订具有实际应用、推广价值的国家标准、行业标准的项目给予支持;对采用国际标准生产出口产品的企业给予鼓励。
3.支持外经贸公共信息化建设。对各级商务主管部门、有关行业协会(商会),建设外经贸公共信息平台给予支持,使出口企业能够通过外经贸公共信息平台及时了解国家相关的政策、措施,了解国内外市场信息,了解国际贸易动态,提升应对政策环境、国际贸易环境变化的能力,减少相关支出。
4.支持各级外经贸主管部门牵头开展各类政策宣传、业务培训。在近两年内,可采用由地(市)、县两级商务主管部门牵头,与各涉外业务部门协调,围绕转型升级等方面统一组织涉外经济政策的宣传、讲解,开展各类业务培训。所有培训类活动一律免收培训费用,所需培训费用由本级财政安排专项资金。
5.支持电子商务的发展。运用电子商务开展国际贸易可以有效地减少中间环节,简化贸易流程,降低商务成本。国家对全国性、地区性、行业性的电子商务平台的建设给予资金支持。鼓励企业采取不同模式积极开展电子商务,取消中小企业国际市场开拓资金对企业通过互联网开展国际市场宣传的项目不予支持的规定,对企业通过第三方电子商务平台开展国际市场拓展的活动给予支持。
6.支持中小出口企业多渠道、多方式筹集资金,降低融资成本。各级政府设立支持中小出口企业融资的专项资金,可分别用于:对地方为解决中小企业融资成立的担保基金、应急互助基金等提供铺底资金;对中小出口企业通过担保公司提供担保取得贷款的担保费用给予补贴;对中小出口企业从小额贷款公司、村镇银行、互质的基金等非银行渠道取得的贷款给予适当的利息补贴;对企业开展贸易融资的费用给予一定的补贴。
7.设立劳动密集型企业社会保障补贴资金。为做到既保护劳动者合法权益又适当缓解劳动密集型企业劳动力成本上升的压力,可考虑在近期内对符合一定标准的高度劳动密集型企业为职工缴纳社会保障费用的支出给予适当补贴,以鼓励企业在目前的困难时期保持员工队伍的基本稳定,缓解社会就业压力。
8.支持涉外监管部门开展贸易便利化建设。海关、商检等涉及外贸出口的监管部门的工作方式、手段,直接影响出口企业的成本费用和通关效率。如最近国家检验检疫部门决定对进出口货物实行直通放行,此项措施每年可为出口行业节约成本200亿元左右。在新形势下,口岸查验单位亟待加快改革、转变监管方式、创新监管手段、提高办事效率,为外贸出口提供更便利、更经济的环境。对于口岸查验部门为提高贸易便利化程度而实施的改革,财政应给予资金支持。
(二)加大中小企业国际市场开拓资金的支持力度。中小企业国际市场开拓资金是目前扶持内容最为广泛、受益企业最多的财政扶持政策,但该项资金的总量及对单个项目支持的标准偏低。建议较大幅度地追加2008年资金总规模,在安排2009年支持计划时也应保持一定的增幅;同时调高到新兴市场参加展览、各类认证、开展国际市场宣传推介等项目的支持比例或限额。三是提高支持的时效性。通过下放审批权限、缩短相关部门操作时间等措施,彻底改变目前操作周期过长的状况。
四、减、免、停收涉及外贸出口的相关费用
最大限度地减少出口企业在出口过程中的各种费用支出,对处于高成本重压下的出口企业无疑是雪中送炭。
(一)对亏损或微利的劳动密集型企业及其他各类中小出口企业,地方政府可考虑在两年内减征或免征地方性基金、费用。
(二)商务、海关、商检、外管等部门涉及出口企业的行政事业性收费,除体现国家宏观调控政策和对企业违法违规处罚的收费外,在两年内一律暂停收取,由此给这些部门非税收入带来的影响,由各级财政部门通过调整其部门预算收入指标加以解决。
篇10
摘 要:本文在回顾了国内外关于对外直接投资与对外贸易关系的理论和文献的基础上,利用浙江省1989-2005年宏观经济数据,对浙江省对外直接投资与对外贸易关系进行了实证研究。分析结果表明,浙江省对外直接投资与对外贸易存在长期稳定关系,短期均衡关系显著,对外直接投资对进出口贸易产生了积极的促进作用,两者之间存在较强的互补关系。
关键词:对外直接投资;协整检验;误差修正模型
改革开放以来,浙江对外贸易发展迅速,进出口总额从1978年的0.7亿美元增加到2005年的1073.91亿美元,年均增长31.2%,高出全国同期年均增长速度14.2个百分点。尽管浙江对外直接投资与对外贸易相比仍有较大差距,但在政府实施“走出去”战略之后迅速增长,对外直接投资额从1989年的499万美元增加到2005年的17000万美元,处于全国领先水平。可见,浙江的对外直接投资与进出口贸易都呈现不断增长的态势。为了衡量对外直接投资对进出口贸易的影响,有必要进行相应的实证分析。在国内,有关外商直接投资与中国对外贸易关系的研究已经取得了不少成果,但对于我国对外直接投资与对外贸易之间关系的研究却很少,实证研究尤其是具体到某一省份的实证研究就更少。究其原因,主要是我国的企业开展对外直接投资的时间较短,对外直接投资的数量少,占GDP和进出口的比重都不大,对中国经济的影响尚不显著。随着我国对外开放程度的不断深化和经济实力的增强,对外直接投资对我国经济,尤其是对进出口贸易的影响会进一步凸现,研究这一经济现象无疑具有重要的现实意义。
一、文献回顾
迄今为止,虽然对各国对外贸易与对外直接投资关系的研究为数众多,但众多的理论分析所得出的代表性结论只有二个:一是以芒德尔为代表的相互替代关系理论(Mundell,1957);二是以小岛清 (1987)为代表的相互补充关系理论。芒德尔于1957年提出了著名的贸易与投资替代模型。芒德尔认为,由于受贸易保护主义的影响,一国的对外贸易常常遇到难以逾越的障碍,而对外直接投资可以有效地避开贸易壁垒,成为对外贸易的替代物,从而也就出现了“贸易替代型对外直接投资”。而小岛清的互补模型则认为,国际直接投资并不是对国际贸易的简单替代,而是存在着一定程度上的互补关系:在许多情况下,国际直接投资也可以创造和扩大对外贸易。小岛清模型的基本含义是:在要素可以自由流动、生产函数不同的条件下,一国对另一国的直接投资可以扩大对方的生产可能性边界,改变双方的比较优劣势的态势,从而直接创造了对外贸易。无论是芒德尔的替代模型,还是小岛清的互补模型,都是从传统理论的分析框架上衍生出来的,并没有经过实证的检验。这既有统计数据残缺不全的限制,也有统计方法与工具上的瓶颈。
从总体上看,对外直接投资与投资国对外贸易之间的互补性要大于替代性,为数不少的经验统计显示,贸易与直接投资是相互促进、相互补充的。Lipsey、Ramstetter 和 Blomstrom(2000)依据日本、美国、瑞士的统计数据,研究了这些发达国家对外直接投资对母国出口贸易的影响。研究结果表明,发达国家的对外直接投资对同行业的国际贸易更多地显示的是正面的积极影响。Markuson(1983) 和Svensson (1984) 对要素流动和商品贸易之间的相互关系做了进一步的分析, 指出它们之间表现为替代性还是互补性, 依赖于贸易和非贸易要素之间是“合作的”还是“非合作的”,如果两者是合作的, 那么,贸易和投资表现为互补关系,如果两者是非合作的, 那么,贸易和投资表现为替代关系。以上主要是对发达国家国际贸易与对外直接投资关系的理论分析,而对于有其自身特点的发展中国家的对外直接投资和国际贸易关系的分析,最具代表性的是Agarwal(1986)对印度进行的分析,研究结果表明,对外直接投资对贸易既有积极影响又有消极影响。
上述结论的差异表明,在对外直接投资与对外贸易之间并不存在清晰的替代或互补关系,且这些研究大多数是针对发达国家,对于处在转型经济的中国来说意义甚微。由于国内对对外直接投资与对外贸易关系的实证研究甚少,而具体到某一省份对两者关系的研究更鲜有人为之,本文试图弥补这方面的不足。本文基于浙江省的历年统计数据,采用协整分析方法,分析对外直接投资对国际贸易的影响,研究两者之间的长期均衡关系,并在此基础上,建立误差修正模型,研究两者之间的短期均衡关系。
二、实证分析
(一)数据选取
由于浙江省对外直接投资起步较晚,加之统计数据并不完善,样本仅设定在1989-2005年之间。本文选取浙江年鉴和2005年浙江省国民经济和社会发展统计公报中的对外直接投资额(CFDI)衡量对外直接投资量,以外商直接投资(FFDI)衡量外商对浙江省直接投资量,以出口额(EX)、进口额(IM)来衡量对外贸易。蔡锐和刘泉(2004)认为, FFDI 在中国发挥作用时,中国的吸收能力存在时滞问题,同理,浙江省对外直接投资的效应也可能存在时滞问题。所以本文在模型中加入了到上一年度为止累计的浙江省内外向对外直接投资值总和(ACFDI、AFFDI )。同时浙江省经济增长较快,其影响不容忽视,于是引入变量“浙江省生产总值指数(GDP)”来度量浙江省经济规模和经济增长。
(二)时间序列的平稳性检验
在对经济变量的时间序列进行最小二乘回归分析之前,首先要进行单位根检验,以判别序列的平稳性。只有平稳的时间序列才能进行回归分析。在此对序列采用ADF检验,其结果见表2。由表2可知,LnGDP、LnCFDI、lnACFDI分别在1%、5%、10%的显著性水平上通过了平稳性检验,表明这些变量是平稳的时间序列变量,即零阶单整。LnEX和LnIM在5%的显著性水平上都没有通过平稳性检验,而其差分后的两个变量在5%的显著性水平上都拒绝了存在单位根的假设,表明这两个变量是一阶差分平稳的,即一阶单整。同理可知,LnAFFDI差分后在10%的显著性水平上拒绝了存在单位根的假设,表明该变量也是一阶单整。对LnFFDI进行二阶差分后,在5%的显著性水平上通过平稳性检验,即二阶单整。
综上所述,序列lnEX、lnIM、lnCFDI、lnACFDI、lnFFDI、lnAFFDI、lnGDP均为二阶单整序列。依据协整理论,对于通过平稳性检验且为同阶单整序列来说,可以进行协整检验,分析它们之间的协整关系。
(三)协整检验
近年来,不少国内外研究对外直接投资与对外贸易关系的文献均重视对外直接投资对出口的拉动作用,着重分析两者直接的相互影响关系,得到出口贸易与对外直接投资有长期均衡关系而进口与对外直接投资没有长期稳定关系(张如庆,2005)。其研究的重点只放在对外直接投资对出口贸易的作用上,低估甚至忽视了对外直接投资对进口贸易的滞后推动作用。因此,本文为避免忽视进口的作用,首先单独分析浙江省对外直接投资及其滞后因素、外商直接投资及其滞后因素与出口、进口之间的关系,建立如下模型:
lnEXt=a0+a1lnCFDIt+a2lnACFDIt+a3lnFFDIt+a4lnAFFDIt+a5lnGDPt+ε1t (1)
lnIMt=b0+b1lnCFDIt+b2lnACFDIt+b3lnFFDIt+b4lnAFFDIt+b5lnGDPt+ε2t (2)
综合考察这些变量之间的协整关系,并依据DW值与t值,运用向后回归法进一步筛选可以被替代的变量,删除t值不显著变量,同时消除模型中的多重共线性和自相关。
对浙江省对外直接投资、外商直接投资(解释变量)与出口额、进口额(被解释变量)做OLS回归分析,结果见表3。其残差序列平稳性检验结果如表4所示。
回归方程(1)表示LnEX与LnCFDI、LnFFDI、LnAFFDI、LnGDP之间的线性关系;回归方程(2)表示LnIM与LnCFDI、LnAFFDI、LnGDP之间的线性关系。根据表3与表4结果,可以得出如下结论:
浙江省对外直接投资额、外商直接投资额对出口总额、进口总额的作用较显著,模型拟合优度较高,且不存在序列相关与异方差。模型估计式(1)、(2)的残差序列为平稳性,变量lnEX、lnIM与lnCFDI、lnFFDI、LnGDP之间存在协整关系,即浙江省对外直接投资、外商直接投资与对外贸易存在长期稳定关系。
由回归方程(1)可知,CFDI每增长1%,EX将增长0.0709%;FFDI每增长1%,EX将增长2.5622%;AFFDI每增长1%,EX将减少0.312821%;GDP每增长1%,EX将增长2.2407%。原因在于浙江省的对外直接投资(CFDI)起步较晚,相对于外商直接投资(FFDI)来说总量较少,所以对出口的贡献程度没有外商直接投资来得明显,但由回归结果可知,对外直接投资已经对出口贸易产生了正向影响,即通过对外直接投资,带动了浙江省出口贸易的发展;从短期来看,当年外商直接投资对出口贸易产生正向影响,而从长期来看却对浙江省出口贸易产生负面的影响,与一般看法和直接统计结果相反。这从一个侧面反映了外商直接投资中跨国公司赚取垄断利润的动机越来越明显,市场导向型外商直接投资与出口贸易的替代作用将逐步显现。
由回归方程(2)可知, CFDI每增长1%,IM将增长0.054923%;AFFDI每增长1%,IM将减少0.241292%;GDP每增长1%,IM将增长2.333%。同理,浙江省的对外直接投资(CFDI)对进口的贡献程度也没有外商直接投资来得明显,但由回归方程可知,浙江省对外直接投资导致了进口的增长,说明对外直接投资中为了获得自然资源、技术与管理经验的投资对浙江省进口贸易有一定的促进作用,符合浙江省自然资源相对缺乏、原材料稀少的实情,从而带动了浙江省进口贸易的发展;而外商直接投资对浙江省进口贸易产生负面的影响,说明更多的外商在浙江省实现了生产和销售的本土化,需要进口的原料更多地来自本土,从国外的进口减少了。
(四)误差修正模型
误差修正模型(Error Correction Model)是一种具有特殊形式的计量经济模型,成为协整分析的一个延伸。若变量之间存在协整关系,即表明这些变量之间存在着长期稳定的关系,而这种稳定的关系是在短期动态过程的不断调整下得以维持的。如果由于某种原因短期出现了偏离均衡的现象,必然会通过对误差的修正使变量重返均衡状态,误差修正模型将短期的波动和长期均衡结合在一个模型中。
由协整检验可以知道浙江对外直接投资额、外商直接投资额、浙江省生产总指数与进、出口贸易之间存在着惟一的协整关系,因此可对各模型分别建立误差修正模型,结果如下:
lnEXt=0.027ΔlnCFDIt+0.099ΔlnFFDIt-0.346ΔlnAFFDIt+2.412ΔlnGDPt-1.062ECMt-1
t :(0.839666)(1.154311)(-2.395444)(5.941397) (-3.837613)(3)
lnIMt=0.042ΔlnCFDIt-0.313ΔlnAFFDIt+2.425ΔlnGDPt-1.115ECMt-1
t : (1.332574)(-2.847501)(6.042488)(-3.679680)(4)
在误差修正模型(3)中,协整关系对EX的增长起到了反向修正作用,当超出对外直接投资的均衡约束(ECMt-1)时,则误差修正作用降低了当期EX(弹性系数为-1.062),EX的动态调整过程具有一定稳定性,而且误差修正模型ECM项对应t值较高,说明浙江对外直接投资、外商直接投资与出口贸易之间短期比较稳定。
在误差修正模型(4)中,协整关系对IM的增长也起到了反向修正作用,当IM超出对外直接投资的均衡约束(ECMt-1)时,修正作用也降低了当期IM(弹性系数为-1.115)。IM的动态调整过程具有稳定性,这体现着短期内浙江对外直接投资、外商直接投资与进口贸易的稳定关系。
三、结论与建议
通过浙江对外直接投资额CFDI、外商直接投资额FFDI、生产总指数GDP与进口贸易额、出口贸易额之间的协整检验,并在此基础上建立误差修正模型来分析对外直接投资与进口增长、出口增长之间的关系,可得出以下结论:
(1)从长期关系看, CFDI、FFDI、GDP与出口贸易之间存在惟一的协整关系。浙江省对外直接投资对出口贸易产生促进作用,两者之间存在较强的互补关系。究其原因,在浙江省加大对外直接投资规模的若干年内,对外直接投资在浙江省已经逐渐转型,从追求人力资源优势的生产型投资逐步转向追求市场的市场型投资。这样的转变从长期的趋势来看是十分明显的,无疑明显影响到了浙江省出口的增长规模。同时,对外直接投资也能产生出口引致效应,即由于对外直接投资而导致的原材料、零部件或设备等出口的增加。
从前文实证分析来看,CFDI、FFDI、GDP与进口贸易之间也存在惟一的协整关系,即它们之间存在长期稳定的均衡关系。浙江省对外直接投资表现为对进口贸易增长的促进作用。究其原因,首先在于对外直接投资有利于母国原材料的进口(邱立成,1999)。浙江省经济实力虽位于全国前列,但资源极其匮乏,人均资源占有量很低,许多重要的资源,如黑色和有色金属矿产资源、森林资源等,几乎完全依赖外省或是从国外进口。因而通过对外直接投资能在国外获取自然资源、先进的技术和管理经验,而它们对进口贸易无疑有强劲的促进作用。其次,随着浙江省国际贸易地位的提高,已经或者将要遭受到越来越多的外国政府为保护本国利益所设置的关税和非关税壁垒的限制。为规避贸易壁垒而进行的对外直接投资能缓和双边经济关系,化解贸易(张如庆,2005),从而进一步促进对外贸易的发展。
纵观全局,现阶段浙江省对外直接投资额与贸易额相比,比重还很小,2005年对外贸易与对外直接投资比例为1∶0.00158(注:根据2005年浙江省统计年鉴相关指标计算得出。),而世界对外贸易与对外直接投资比例为1∶0.5634(注:根据2004年《世界数据报告》相关指标计算得出。)。表明浙江省的对外直接投资尚处于起步阶段。通过加快对外直接投资带动国际贸易的发展是非常必要的, 也是可行的。
(2)从短期关系看,浙江省对外直接投资CFDI与出口贸易短期均衡关系显著。从误差修正模型可以看出,其中CFDI与出口贸易的关系存在着一个由短期向长期均衡调整的机制,且t值显著,证明了对外直接投资能促进母国出口贸易(邱立成,1999)。浙江省对外直接投资可以说经历了一个从无到有、从限制到鼓励的发展历程(齐晓华,2004)。由于其规模太小,对进出口的影响还不及外商直接投资FFDI来得大。但据权威研究报告预测(王亚平,2004),“十一五”期间我国对外直接投资将进一步扩大。浙江省作为全国经济强省也首当其冲,必然大幅提高对外直接投资额。随着浙江省对外直接投资金额的进一步增大,对外直接投资与出口贸易直接的正相关关系将逐渐增强。
本文实证表明,浙江省CFDI与进口贸易也存在短期均衡关系显著,CFDI与进口贸易的关系也存在着一个由短期向长期均衡调整的机制。相比之下,CFDI对进口贸易的短期调整作用更强。
从浙江省当前贸易战略出发, 政府相关部门有必要充分重视对外直接投资的作用,对能产生进出口贸易互补、创造效应的对外直接投资给予各种政策优惠,从而鼓励企业积极“走出去”进行对外直接投资。以往政府有关对外直接投资政策的制定大多涉及与对外直接投资有关的贸易措施,而并不直接制定与贸易有关的对外直接投资政策。我们必须跳出这种思维模式,直接制定切实可行的对外直接投资政策,使浙江省企业步入国际化发展阶段,逐步建立自己的跨国公司,提升产业结构。
对企业界而言,加入WT0 后,国内市场上国内外企业的竞争日趋激烈,如果只是固守本地市场而放弃进入国际市场,那么其国内市场份额势必逐渐被吞食。在世界经济一体化的大背景下,浙江省企业必须增强国际竞争意识,积极“走出去”,进行对外直接投资,进一步拓宽企业的生存空间,增强企业的国际竞争力,以投资促进贸易,为国际贸易的发展注入新的血液,在国际竞争中掌握主动权。
参考文献:
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齐晓华.2004.当代国际直接投资现状与趋势分析[J].投资研究(3).
邱立成.1999.论国际直接投资与国际贸易之间的联系[J].南开经济研究(6).
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张如庆.2005.中国对外直接投资与对外贸易的关系分析[J].世界经济研究(3).
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MARKUSON J R,JAMES R M.1983.Factor movements and commodity trade as complements[J].Journal of International Economics,14:341-356.
篇11
接下来,我们就来看看童鞋们常常在写作时混淆的那些词汇吧~
一、거VS것
이거, 그거, 저거等都是用于口语中的,在topik写作中不要出现。
那么在写作时想表达“这个”、“那个”的时候用什么呢?
拿出本本记好了,要用이것, 그것, 저것。
二、뭔VS무슨
疑问代词“什么”,在口语中多用“뭔”,而在书面语中则用“무슨”。
三、하고、이랑/랑VS와/과
“和”的口语表达多用하고、이랑/랑,听起来亲切自然;
然而在书面语中千万不要这样用,应该使用와/과。
四、해요体VS基本阶
제가 학교에 갔어요.(口语表达,我去过了学校)
(내가)학교에 갔다.(书面语中不用해요体,而是用基本阶)
五、습니다等敬语VS基本阶
由于写文章的时候面对的是读者,无法推断对方的年纪,因此不需要用敬语终结词尾,直接用基本阶即可。
六、말고VS아니라
表达“不是而是”的概念时,口语中用“말고”,书面语用“아니라”
마실 거 말고 다른 것 없어?除了喝的以外还有别的吗?
그 신문은 일간이 아니라 주간이다.这份报纸不是日报,而是周报
七、진짜/너무/무지하게/엄청等不用在书面语中
在口语中,经常会使用表示程度很深的副词:진짜/무지하게/엄청等。
而在书面语中基本不用这些词,书面语中一般用매우 몹시,무척。
八、글쎄不用于书面语
口语中表示不确定、不清楚的时候常用“글쎄”,但这个词不用在书面语中,要牢记。
九、그러니까/그래서不用于书面语
那么有人问了,书面语表示因此应该用谁呢?
韩语菌告诉大家,用그러므로来替代上面两个。
十、요새VS최근
“最近”对应的口语表达是“요새”,书面语表达是“최근”
十一、근데VS그런데
表示转折的时候,口语用근데,书面语用그런데
十二、아까/방금VS조금 전에
表示“刚刚”、“刚才”这一含义时,口语中多用아까/방금,书面语中多用조금 전에
十三、다VS전부/모두
表示“都”这一含义时,口语中经常使用다,而书面语中则使用전부/모두
十四、맞다VS옳다
表达“对”、“正确”的概念时,书面语中多用옳다,虽然说맞다偶尔也会出现在书面语中,但是正式程度不如옳다。
十五、얘기VS이야기
表达“故事”、“聊天”概念时,口语中用얘기,到了写作时应换成이야기。
十六、길래VS기에
口语中经常用길래表原因,对应的在书面语中应该换成기에
十七、겠 VSㄹ/을 것이다
在书面语中表示推测的时候经常用ㄹ/을 것이다,而不是겠。
十八、고치다VS수리하다
“修理”这个词,口语中经常用고치다,书面语中经常用수리하다
我修了电视机。
내가 텔레비전을 고쳤어요.(口语)
내가 텔레비전을 수리했다.(书面语)
十九、얼굴VS안면
“脸”这个词在口语和书面语的表达也不同,大家没有想到吧?
너 얼굴이 왜 그래?(口语)你的脸怎么了
손으로 안면을 문지르다.(书面语)用手揉了揉脸
二十、에게VS한테
表示“向着”、“对着”的助词에게、한테也分口语和书面语,前者多用于书面语,后者多用于口语。
篇12
1. 劳动适龄人口比重增加,劳动力供给较为充足。
劳动力是人类生产活动的主导因素,其供给状况不仅决定着产业结构转型升级的现实可行性,且从就业需求和劳动力成本比较优势层面影响着产业结构转型升级的方向。第六次人口普查数据显示,2010 年南京15~64 岁人口为650.72 万人,占全市常住人口比重高达81.29%,比20 年前增加了近10 个百分点。同时,从年龄构成指数来看,虽然南京的老年抚养比有所增加,但是由于少儿抚养比显著下降,因此总抚养比也出现较大幅度下降,从10 年前的31.44%下降到2010 年的23.01%。这说明,南京劳动适龄人口相对较多,负担相对较轻,能够更多地参与产业经济活动,从而为产业发展提供相对充足的劳动力供给。近年来,南京从业人数稳步增长便是最好的例证。南京仍然比较丰厚的“人口红利”,将在一段时期内保障南京经济的持续稳定增长,为产业结构调整创造宽松的宏观经济环境,以增量的产业发展平滑存量的产业结构调整引起的利益冲突。
2. 人口空间分布集聚,优化产业集群环境。
南京人口空间分布对产业经济活动的影响可以从两个层面来考量:①从人口的城乡分布来看,南京人口城市化水平已非常高,2010 年城镇人口比重已经高达77.9%,这种城乡人口分布格局将进一步强化原有的产业分工,即农业集中在郊区、郊县,服务业集中在城区,2010 年南京5 个郊区、2 个郊县合计贡献了99.47%的农业增加值、40.78%的第三产业增加值,近60%的第三产业增加值集中在城区。②从人口的区县分布来看,在区县的总体产业定位既定的条件下,人口分布越集中的区县相应的产业集聚优势也越明显,例如,主城区的总体产业定位是以第三产业为主,玄武区、白下区、鼓楼区作为主城区中人口最多的三个区,也是第三产业最发达的三个区,2010 年三个区的第三产业增加值均超过300 亿元,三个区的第三产业增加值合计占全市的比重达44.06%;郊区的总体产业定位是以工业为主,2010 年南京五个郊区的第二产业增加值均超过100 亿元,除了雨花台区其他四个区第二产业增加值占地区生产总值的比重均超过50%,五个郊区第二产业增加值合计占全市的比重高达72.20%。另外,某些产业经济活动在规划空间布局时也必须考虑人口的空间布局问题,例如,商业活动须布局在人口密集区域,而化工产业须远离人口聚居区域。南京新街口、山西路等重要商圈主要集中鼓楼区、白下区、玄武区等人口密集区,而化工产业正在向远离城区的江北化工园区调整迁移,都反映了人口空间布局对于产业经济活动的影响。
二、南京人口发展对产业结构调整的负向影响。
1. 人口形势的复杂变化,使产业结构调整面临艰难抉择。
产业结构调整需要顺应特定阶段的人口形势,尽量吸纳更多人口就业、更好地满足人口的物质文化需求。但是,南京人口发展形势复杂多变,不同情况、不同问题所要求的产业结构调整方向并不尽一致,有的甚至相互冲突,致使产业结构调整在方向选择上有些无所适从。例如,通常情况下,劳动人口增加要求大力发展劳动密集型产业,而人口老龄化要更多地扶持劳动替代性技术创新、大力发展资本和技术密集型产业。但是当前,南京劳动人口增加与老年人口增加并存,一方面劳动年龄人口比重超过80%,应该大力发展劳动密集型产业,以便吸纳更多就业,发挥劳动力优势,另一方面老年人口所占比重高达9.20%,超过老龄社会的国际标准线(65 岁及以上人口所占比重超过7%),应大力发展资本和技术密集型产业,以便弥补劳动力不足问题,这种相互冲突的情况使得南京产业结构调整的重点方向难以取舍。另外,人口发展是一个持续变化的过程,在不同阶段所呈现的特征也会发生相应变化,这也会增加产业结构调整的难度,很可能在某一阶段合理的产业结构在下一阶段就变得不合理了。例如,当前劳动年龄人口比重很大,应大力发展劳动密集型产业,但是由于新生儿比例下降、老龄化趋势彰显,20~30 年之后劳动年龄人口比重将会大幅下降,老龄人口比重将大幅上升,届时将不得不放弃劳动密集型产业。
2. 人口自然结构的新变化,使产业结构调整面临劳动力供给和产品服务需求双重波动的风险。
南京人口规模的增加和劳动年龄人口的增加可为产业结构调整提供广阔的市场需求空间和充裕的劳动力供给,但是这两种有利条件并不是一成不变的,南京人口自然结构呈现的一些新特点可能会消弥这两种有利条件,甚至可能使产业结构调整面临风险。从人口年龄结构来看,虽然当前劳动年龄人口比重很大,但是由于新生人口比重下降,2010 年0~14 岁人口比重仅为9.51%,不到1990 年的一半,同时老龄人口比重呈增加趋势,大大超过老龄社会的国际标准线,这意味着南京劳动力供给状况可能在不久的将来发生重大反转,产业结构调整将面临由劳动力供给充裕转向劳动力供给不足的风险。而且,劳动年龄人口增多引致的劳动力供给增加,将导致就业需求增加,使部分传统的劳动密集型产业继续获得生存空间,产业结构调整的行为动力减弱,进而延缓整个产业结构优化升级的进程。同时,由于不同年龄段人口的需求内容和消费习惯存在很大差异,通常情况下老龄人口较为关注健康产品和服务,对于新产品的兴趣不大,这将可能使产品创新的市场需求缩减,从而制约创新导向的产业结构调整。另外,0~14 岁人口既是日常消费的重点群体,也是人力资本投资的重点群体,其需求内容除了一般的消耗性消费品之外,还包括大量的发展性消费品,但是这一年龄段人口的减少,加上偏重消耗性消费品的老龄人口的增多,将使得消耗性消费品在社会总消费品中所占比重偏大,而发展性消费品所占比重偏低。显然,发展性消费品比消耗性消费品更合乎产业结构调整的方向,而其比重降低势必对产业结构调整产生不利影响。从人口的性别结构来看,虽然南京性别结构有所优化,男女性别比有所回落,但是由于女性需要照顾家庭、适应的职业面较窄等原因,女性人口的相对增多,将对劳动力供给产生负面影响,并在一定程度上减少劳动力供给,从而对产业结构调整产生不利影响。
三、南京产业结构调整对人口结构的影响。
产业结构调整不仅会对人口规模和人口质量产生双向影响,而且会对人口结构产生深刻影响,只是由于人口结构属于适应性指标,产业结构调整对于人口结构的影响并不能简单地划分为正向影响和负向影响。因此,我们主要依据南京人口结构的变化特征,剖析在出现这些变化特征过程中产业结构调整可能扮演的角色或者产生的作用。
1. 产业结构调整对人口性别结构的影响。
人口性别结构属于人口结构的一种自然属性,通常在自然规律调节下,人口性别比例会相对稳定,性别比例不会超出正常值范围。不过,南京市的人口性别结构却差强人意,2010 年总人口性别比为107.31,明显高于全国和全省平均水平。
南京人口性别比偏高,源于产业结构调整的因素主要在于:
其一,所占比重较大的重化工业更适合男性,这些产业新增加的就业岗位通常要求男性多一些;其二,以高新技术产业为发展重点,增加了对专业技术人员的需求,而专业技术人员特别是研发人员中男性明显多于女性;其三,重点发展教育产业促进了高等教育事业的发展,南京高校数量和在校生人数均位居全国前列,而南京高校多数偏重理工科,男生明显高于女生,由于南京高校在校生人数达70.61 万,这部分常住人口性别比例的过分失衡,至少在统计意义上对全市常住人口性别比例失衡产生了重要作用。
但是,南京人口性别比例失衡状态也有所改善,2010 年的男女比例较2000 年的110.21 有了明显下降。在这种改善过程中,产业结构调整也产生了一些积极影响:一是逐渐以知识和技术密集型产业替代劳动密集型产业,加快技术创新步伐,降低了产业结构的整体劳动强度,某些重点行业在就业岗位上的性别歧视有所弱化,从而提高了女性人口的就业概率;二是大力发展第三产业,增强了女性的就业优势,从而扩大了女性就业人口比重;三是产业结构调整不仅改善了女性的就业状态,提高了女性的社会地位,而且完善了社会的养老服务体系,对人们养儿防老的传统观念产生了一定的影响,这两方面的力量在一定程度上平抑了人们对于男孩的非理性需求,对于改善新生人口的性别比例产生了重要影响。
2. 产业结构调整对人口年龄结构的影响。
人口年龄结构也是人口结构的一种自然属性,主要受出生率、死亡率、平均预期寿命的影响。由于出生率、死亡率双双下降,加上平均预期寿命的延长,南京人口年龄结构出现如下变化:0~14 岁人口比重为9.51%,较2000 年下降了5.94 个百分点;15~64 岁人口比重为81.29%,较2000 年上升了5.16 个百分点;65 岁及以上人口为736051 人,占9.20%,较2000 年上升了0.78 个百分点。南京人口年龄结构出现这种变化,源于产业结构调整的影响主要在于:①产业结构调整促进了南京经济的持续稳定发展,创造了丰富的物质产品和优质的服务,改善了人口的生存条件,提高了人口的平均寿命;②对劳动密集型产业的扶持发展,创造了更多的就业岗位,吸引了大量外来就业人口,增加了劳动年龄人口比重;③大力发展高新技术产业和现代服务业,提高了对人口人力资本的要求,增加了从业人员的工作压力,也提高了生育行为的直接成本和机会成本,降低了出生率;④大力发展教育服务业和房地产业,提高了人口再生产的成本,会产生降低人口出生率的作用;⑤医药制造业和医疗保健服务业的繁荣发展,提高了疾病应对能力,降低了人口的死亡率。
3. 产业结构调整对人口空间结构的影响。
人口空间分布结构是人口在经济、政治、文化、社会、地理等诸多因素的综合作用下所形成的空间分布状态,包括人口的城乡分布结构和人口达到区域分布结构。从人口的城乡分布结构来看,南京人口大多数分布在城市,2010 年城镇人口比重已达到77.9%,较高的城市化水平使得南京人口加速向市区聚集,85%以上的户籍人口以及近90%的常住人口集中在市区。南京人口向城市聚集源于产业结构调整的原因在于:其一,主要分布在乡村的农业比重持续下降,压缩了农村人口的就业空间,大量农村人口流向城市寻求新的就业机会;其二,主要集中在城市里的服务业比重持续上升,提高了城市就业概率,不仅会引致就业人口自身向城市聚集,而且会引致非就业人口向城市聚集。
从人口的空间分布结构来看,南京城区常住人口比重下降到41.95%,而郊区常住人口比重增加到47.57%。对此,产业结构调整的可能影响在于:第一,房地产业的繁荣发展,特别是房地产价格的持续高涨,致使城区生活成本提高,限制了人口流入;第二,产业布局调整使大量产业向各类开发区和园区集中,而这些园区又主要集中在郊区,从而使得郊区的就业机会增多,吸引人口流入;第三,交通运输产业的发展,降低了郊区人口的通勤成本,引致人口向郊区流动;第四,高等教育向地处郊区的大学城集中,带动了郊区生活配套设施的改善,增加了郊区服务业就业机会,引致人口向郊区流动。
四、南京人口结构与产业结构协调互动的对策思路。
1. 优化人口干预引导机制,促进人口结构持续优化。
(1) 走出数据指标陷阱,从新生人口和流动人口两个角度优化性别结构。性别结构属于人口的自然结构,是特定时期人口性别比例的客观状态,就人口总体而言,优化人口性别结构的根本着力点在于维持新生人口的性别平衡。我国由于受养儿防老、重男轻女等传统思想的影响,人口性别结构因为受到人为干预而长期处于失衡状态,最新的人口普查数据显示我国男女性别比为105.20,而新生人口的性别比为118.08。对于南京这样一个特定的行政区域而言,除了新生人口的性别比例之外,流动人口的性别构成也会直接影响常住人口的性别结构,2010年南京人口性别比为107.31,较2000 年下降了2.9,但仍显著高于全国平均水平。然而,对于南京人口性别比的这一数据应做理性分析,避免落入数据陷阱。南京性别结构失衡的力量源于多个方面,除了常规的新生人口性别比例失衡之外,外来务工人员以男性居多、占常住人口近十分之一的在校大学生以男生居多,都是导致人口性别结构的重要原因。同时,人口性别比的相对下降也并不能说明人口性别结构的绝对优化,因为新生人口和外来人口性别失衡的状态被老龄人口男少女多的特征所抵消了一部分,因而这种总体数据上的人口性别结构优化对于婚姻、生育困境的求解并无多大益处。因此,必须走出数据指标陷阱,按照分组均衡的思路,重点从新生人口和流动人口两个角度优化性别结构。一方面,要完善社会养老服务体系,打破就业的性别歧视,引导确立“生男生女都一样”的生育观念,优化新生人口的性别结构;另一方面,要健全流动人口的社会保障,改善外来务工人员的生活待遇,使其整个家庭充分融入城市,优化外来人口的性别结构。
(2) 摒弃劳动力优势陷阱,积极应对人口老龄化,审慎优化人口年龄结构。人口年龄结构也属于人口的自然结构特征,其特定状态是人口自然演进的产物,对于人口总体而言,除了靠新生人口的自然稀释和人口死亡的自然调整外,基本上并无引导干预的余地。从我国总体人口年龄结构来看,少儿人口比重下降、劳动年龄人口比重增势趋缓、老龄人口快速上升的总体态势短期内很难改变。但是对南京这样特定的行政区域而言,则可借助人口流动而从统计数据上改变人口年龄结构,南京当前处于劳动年龄人口比重显著高于全省平均水平而人口老龄化程度低于全省平均水平的状态,实质主要是流动人口调节冲击的结果。南京高达81.29%的劳动年龄人口比重可能会让部分人感到欣喜,因为这说明人口红利依然丰厚,而9.51%的少儿人口比重和9.20%老龄人口比重又可能会让部分人感到忧虑,因为少子化和老龄化均将减少劳动力供给。实际上,在优化人口年龄结构的过程中,必须持一种审慎的态度,扬弃劳动力优势陷阱,不要单纯从劳动力供给层面认识当前的人口年龄结构。一方面,要调整人口生育政策,引导新生人口的有序增长,逐渐稀释人口年龄结构失衡的状态;另一方面,要以积极的态度认识和应对人口老龄化,注重老龄人口的人力资源开发,提高老龄人口的自我供养能力,将人口年龄结构失衡的冲击降低到最少限度。
(3) 抛开就业歧视和偏见,全力推进就业公平,合理优化人口就业结构。人口就业结构属于人口的社会结构,是人口在不同地区、不同行业的就业活动所形成的结构状态,主要涉及部分开展就业活动的人口。按照产业演化的一般规律以及被奉为圭臬的“配第- 克拉克定理”,就业人口将在三次产业间梯度转移。当前南京就业人口的三次产业结构已经呈现“三、二、一”特征,总体上合乎产业经济规模和定理,但是仍然存在进一步优化调整的空间,特别是第三产业就业比重还应进一步提高。同时,在就业领域的歧视和偏见普遍存在,就业市场的竞争并不充分,导致就业岗位的冷热差别严重分化,局部劳动力短缺和群体性就业难题并存,结构性失业广泛存在,不仅容易增加产业结构调整的难度,而且容易引发诸多社会问题。因此,必须引导人们树立正确的就业观念,逐渐改变对一些苦重岗位和服务岗位的偏见,平抑不同行业之间的待遇差异,引导就业人口按照产业经济布局而合理流动。同时,加强劳动力市场建设,营造公平竞争的就业环境,使不同层次的人力资本价值都能够得到公平体现,不同层次的就业岗位都能找到合适的人选,使人口就业结构能够按照效率导向不断优化。
(4) 扎实推进城乡一体化,提升城市化的质量,切实优化人口城乡结构。人口城乡结构也是人口的一种社会结构,反映了人口在城市和乡村的分布状态。在城乡人口自由流动的背景下,人口的城乡结构将达到一种相对稳定的均衡状态,按照新古典增长理论的观点,其比例大小将取决于城乡经济社会活动的边际效率。人口城乡结构本质上并无优劣之分,但是对于长期实行城乡分割的二元体制的我国而言,城市人口比重的上升往往被视为经济社会发展的一种成果,因而总体倾向于将提高城市人口比重视为一种优化方向,并且通常以此为评判城市化的标准。南京作为长三角的中心城市,人口城市化进程相对较快,2010 年城镇人口比重高达77.9%,“十二五”时期还将超过80%,但这并不能说明人口城乡结构已经趋于合理。事实上,恰恰相反,在人口高速向城市集聚的过程中,产生了大量问题,例如,新进入城市的人口仅仅在空间或户籍上实现了城市化,就业层次和生活模式远没有完成城市化;巨大的城乡差距引致了城乡人口分布的畸形演化,对城市经济和乡村经济都产生了严重危害。因此,要切实优化人口城乡结构,一方面,要扎实推进城乡一体化进程,全面缩小农村与城市的差距,通过城市与乡村的一体化发展来引导人口在城市与乡村合理分布;另一方面,要转变城市化发展模式,淡化对户籍身份导向的人口城市化指标的追求,注重提升城市化的内涵,使外来人口可以真正融入城市生活,防止刚刚趋好的人口城乡结构出现逆向变化。
2. 优化产业扶持升级机制,促进产业结构持续优化。
(1) 实施创新驱动战略,引领产业升级发展。
一是要将“创新驱动战略”作为经济社会发展的核心战略,系统完善实施创新驱动战略的综合保障体系,加强区域创新体系建设,加快建设创新型城市,积极培育创新型企业,使创新成为区域发展的核心动力。二是要加快培育发展战略性新兴产业和现代生产业,加强对传统产业的升级改造,夯实人口适度发展的产业基础。三是要以建设苏南自主创新示范区为契机,着力打造实施创新驱动战略的典型示范区域,从而带动整体创新驱动发展。四是要健全创新驱动战略的评价反馈机制,适时发现实施创新驱动战略过程中的问题,及时做出修正和完善。
(2) 培育特色产业集群,提高就业吸纳能力。
一是要强化集群发展理念,充分认识产业集群在提升产业竞争优势和就业吸纳能力等方面的多重优势,以集群发展理念指导产业结构调整战略和产业发展规划,将培育集群作为政策制度创新和产业结构优化调整的落脚点。二是要全面培育特色产业集群,既要加快培育高新技术产业集群和现代服务产业集群,又要持续扶持劳动密集型产业集群,打造特色化产业集群体系。三是要加强各类开发园区的整合规划,强化园区的集群优势,建设一批优势显著、特殊鲜明的产业集群示范区。四是要系统优化产业集群的资金来源结构,合理平衡内资和外资在特色产业集群中的比例结构,既要利用一切资源发展产业集群,又要注意保障产业安全。五是要以区域自主创新体系建设为依托,完善产学研企合作机制,扎实推进产业集群创新,为产业集群发展注入持续动力。
(3) 扶持老幼服务产业,优化产品和服务供给。
一是要合理确定老幼服务产业的定位,将其同一般意义上的生活业区分开来,理性认识老幼服务产业对于人口适度发展的特殊重要意义。二是要积极引导产业细分,重视老幼服务市场,构建涵盖衣物、食品、住房、交通、教育、医疗等各类相关内容的完备的老幼服务业产业体系,使各项老幼服务均能得到充足的供给。三是要激励各种社会力量积极参与老幼服务产业发展,营造政府引领、市场主导、自我供给三个层次相互配合、相互协调的老幼服务产业发展格局。四是要加强对老幼服务产业的监管,确保老幼产品和服务供给的质量安全,同时,合理实施对老幼服务产业的垄断管制,维护老幼服务产业的产业安全,保障少儿人口和老龄人口能够获得充足的安全的产品和服务。五是要加强老幼服务产业创新,扩大个性化产品和服务的供给,满足老幼人口复杂多变的个性化需求。
【参考文献】
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篇13
第二步,用手把黑色突出来的长条卡扣,往下按(大部分情况是往下,不排除往上提),长条卡扣就会拉长,这时感觉滑轨松动了。
第三步,两边同时这样往下按长条卡扣,两手按长条卡扣的同时两边往外拉,抽屉就出来了。
第四,这就是最后拉出来的效果图,黑色卡扣分离了,如果只是取东西,不需要把抽屉完全拉出来,手可以进去取了。
第五,安回抽屉也很简单,只需要把抽屉沿着轨道往回推,黑色卡扣就会自动和原来卡槽对接,推进去到底,再往回拉,来回一两次就活动自如了。
抽屉滑轨怎么安装图解