利用RTSI總線(xiàn)實(shí)現運動(dòng)控制和數據采集之間同步

　　許多測試系統要求在連續運動(dòng)的同時(shí)能實(shí)時(shí)進(jìn)行數據采集。如果測試過(guò)程不連續，或者測試位置在前而采集在后，二者之間不能同步，將不可避免地產(chǎn)生誤差。為了提高測量精度，運動(dòng)控制和數據采集必須實(shí)現同步。目前，美國NI公司提供的PCI總線(xiàn)E系列數據采集卡和運動(dòng)控制卡都嵌入了RTSI（Real- TimeSystemIntegration）總線(xiàn)，它可以滿(mǎn)足需要精確同步和實(shí)時(shí)數據采集處理的測試系統的要求。本文主要介紹如何利用RTSI總線(xiàn)編程實(shí)現運動(dòng)控制和數據采集之間的同步。

2RTSI總線(xiàn)

　　RISI總線(xiàn)是實(shí)時(shí)系統集成總線(xiàn)，它是一種專(zhuān)用高速數字總線(xiàn)，專(zhuān)門(mén)提供NI產(chǎn)品（包括圖像采集和數據采集產(chǎn)品）之間的高速互連。RTSI總線(xiàn)包括7根觸發(fā)線(xiàn)，用于創(chuàng )建NI的測量、圖像采集和運動(dòng)控制設備以及接口板卡之間靈活的同步關(guān)系。通過(guò)軟件設置可將其他觸發(fā)信號路由到RTSI總線(xiàn)上，也可以將 RTSI總線(xiàn)信號路由到其分觸發(fā)信號線(xiàn)上作為觸發(fā)時(shí)鐘，實(shí)現l路信號驅動(dòng)多個(gè)設備，達到同步的目的。通過(guò)RTSI總線(xiàn)，可用1個(gè)公共的觸發(fā)或定時(shí)事件實(shí)現幾個(gè)功能事件同步。RTSI總線(xiàn)的典型應用包括觸發(fā)圖像采集、基于運動(dòng)事件的數據采集測量、捕獲基于外部事件到運動(dòng)控制器的當前運動(dòng)位置等。

　　對于PCI總線(xiàn)E系列數據采集卡，有15種信號與RTSI總線(xiàn)相連，包括時(shí)基信號、數據采集時(shí)鐘、D/A輸出時(shí)鐘、板上通用計數器信號、外部PFI（可編程輸入）信號等，如圖1所示。

3運動(dòng)控制與數據采集的同步

　　測試系統中采取的同步方式一般有二種：一種是運動(dòng)控制卡控制電機運動(dòng)到某個(gè)指定位置，數據采集卡能實(shí)時(shí)采集該位置上的數據，這種方式稱(chēng)為中斷;另一種同步方式是如果電機運動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)數據采集卡采集到滿(mǎn)足某種條件的信號，則需要記錄電機當前的運動(dòng)位置，這種方式稱(chēng)為捕獲。本文主要討論中斷同步方式。

　　3.1中斷方式

　　中斷分為絕對位置中斷、相對位置中斷及周期性位置中斷。絕對位置中斷是指當電機運動(dòng)到某絕對位置時(shí)運動(dòng)控制卡將產(chǎn)生外部中斷信號;相對位置中斷是指當電機的運動(dòng)位置相對于允許電機產(chǎn)生中斷時(shí)的位置之差滿(mǎn)足設定的條件時(shí)產(chǎn)生中斷信號;求模位置中斷是指每相對于某個(gè)設定的位置都將產(chǎn)生1個(gè)中斷信號。因此可以根據測試系統的不同需要決定采取什么樣的中斷方式。

　　3.2同步的原理

　　當運動(dòng)控制卡控制電機運動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)，編碼器上返回的位置信號一旦符合設定的位置條件，將發(fā)出1個(gè)中斷信號。該信號可作為數據采集卡采集信號的觸發(fā)條件，使采集卡能實(shí)時(shí)采集所需數據。運動(dòng)控制卡和數據采集卡可以通過(guò)RTSI總線(xiàn)實(shí)現二者之間的同步。運動(dòng)控制卡產(chǎn)生的中斷信號通過(guò)內部電路傳送到 RTSI輸出引腳，目前RTSI輸出引腳主要有7個(gè)（RTSIO-RTSl6）。RPSI輸出引腳可通過(guò)外部電纜與數據采集卡的RTSI引腳相連。采集卡的RTSI引腳也可以通過(guò)內部電路與其控制信號（見(jiàn)圖1）相連，從而實(shí)現二者之間的同步。

　　當運動(dòng)控制卡控制電機運動(dòng)到某個(gè)指定位置時(shí)將產(chǎn)生中斷信號，該中斷輸出信號可連接到運動(dòng)控制卡的RTSI引腳，運動(dòng)控制卡的RTSI引腳與數據采集卡的RTSI引腳相連。而在采集卡內，RTSI引腳信號作為系統的掃描時(shí)鐘，與采樣時(shí)鐘信號相連，因此運動(dòng)控制卡每產(chǎn)生1個(gè)中斷信號，數據采集卡便進(jìn)行1次通道掃描，讀取各個(gè)傳感器上采集的數據。該數據將存放在設置的緩沖區中。而一旦緩沖區中的數據已滿(mǎn)，則通過(guò)多線(xiàn)程的方式顯示到屏幕上。這樣就實(shí)現了運動(dòng)控制和數據采集之間的同步。