通信技術(shù)在三坐標測量系統中的應用

　?、跧2C接收模塊[7]的FPGA實(shí)現

　　接收模塊接收到總線(xiàn)監視模塊發(fā)送來(lái)的起始位信號后，準備接收總線(xiàn)上的數據，接收到的地址后，判斷接收到的地址和電路板地址是否一致；當兩者一致時(shí)，向總線(xiàn)置應答信號ACK,繼續接收下面的數據，收到的數據置于接收ＦＩＦＯ中；如果地址不一致，則放棄總線(xiàn)。使用Modelsim對I2C接收模塊進(jìn)行仿真如圖4。

　　I2CbusIsBusy：總線(xiàn)狀態(tài)；I2C_start：起始信號

　　myAddr：電路板的地址； rxBuf：接收寄存器

　　rxFIFO_wr：接收FIFO的寫(xiě)信號

　　3、通訊協(xié)議

　　上位機和橋接板之間采用RS232總線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，橋接卡和控制卡以及各個(gè)控制卡之間采用I2C總線(xiàn)進(jìn)行數據的傳輸，通訊采用主叫和應答方式,數據傳輸中使用單片機進(jìn)行解碼[8]。

　　主叫方發(fā)出指令后，等待對方響應，如果主叫方寫(xiě)指令到被叫方，則被叫方收到指令執行操作后返回確認信號；如果從主叫方讀指令，則被叫方在下一時(shí)刻占用總線(xiàn)后發(fā)送數據到主叫方，主叫方在0.5s內沒(méi)有收到響應包，表明傳輸失敗。若連續3次沒(méi)有響應，則與對方通信連接失敗。

　　為了實(shí)現數據的一致性，RS-232和Ｉ２Ｃ總線(xiàn)采用相同的通信協(xié)議。

　　數據傳輸時(shí)以“包”進(jìn)行封裝，中間加入長(cháng)度位和奇偶校驗位。封裝格式：起始字符+長(cháng)度字符 +序列號+源地址+目的地址包類(lèi)型+傳輸數據+包校驗+結束字符；數據傳輸均采用ASCII碼。

　　包的定義：起始位定義為‘#’，占用一個(gè)字節，接收方接收到‘#’時(shí)，表明數據開(kāi)始傳輸；長(cháng)度字符定義為除起始字符、結束字符和校驗字符的所有原始字符的長(cháng)度，占用一個(gè)字節；源地址：發(fā)送方地址，占用一個(gè)字節；目的地址：接收方地址，占用一個(gè)字節，當為‘00’時(shí)，定義為廣播地址；包類(lèi)型：占用一個(gè)字節，表明數據的類(lèi)型，接收方根據包類(lèi)型執行對應操作；傳輸數據：控制量的大??；包校驗：定義為長(cháng)度字符，源地址，目的地址，包類(lèi)型和數據之和，占用兩個(gè)字節；結束位：定義為‘~’，當接收方接收到結束字符時(shí)，表明本包傳輸結束,對數據包進(jìn)行處理，長(cháng)度位和校驗位正確時(shí)執行指令，否則，放棄改數據包。

　　4、實(shí)驗結果

　　使用該通訊系統實(shí)現和四控制卡之間的通訊控制，使用串口助手進(jìn)行數據收發(fā)，在發(fā)送數據間隔為5us的情況下對該通訊系統進(jìn)行測試，在進(jìn)行8小時(shí)的測試中，系統沒(méi)有出現數據丟失、錯誤、死機現象；使用廣播地址進(jìn)行數據發(fā)送，返回信號正確，沒(méi)出現死機現象。

　　使用該通訊系統對四個(gè)電機進(jìn)行控制，電機實(shí)際輸出情況如表1：

　　本實(shí)驗數據證明了該通訊系統的可用性及數據傳輸的準確性。

　　使用該系統采用廣播地址實(shí)現四個(gè)電機同步聯(lián)動(dòng)，各個(gè)軸的運動(dòng)情況如表2：

　　本實(shí)驗數據證明了各個(gè)電機實(shí)現了指定的轉動(dòng)角度；各個(gè)軸運動(dòng)期間，電機的狀態(tài)經(jīng)過(guò)I2C總線(xiàn)[9]及RS-232總線(xiàn)通訊系統成功的發(fā)送到了上位機，通訊系統沒(méi)有出現死機和數據丟失，經(jīng)過(guò)該實(shí)驗，證明了數據傳輸的正確性。

　　4、結論

　　本系統采用FPGA進(jìn)行通訊系統的設計，提高了數據的傳輸率和準確性，實(shí)現了對控制機構及時(shí)、快速的控制，有效防止突發(fā)事件的處理，經(jīng)實(shí)驗證明，本系統快速、準確的實(shí)現了數據的傳輸，可以有效快速的實(shí)現對電機的速度、位置控制、準確的讀取電機的編碼器信號。