小型磁偏轉質譜計上位機軟件的設計與實現

2013-12-04 01:02:18李泰國郭美如趙以德王亮肖玉華

真空與低溫 2013年1期

關鍵詞：指令

李泰國，郭美如，趙以德，王亮，肖玉華

(蘭州空間技術物理研究所，真空低溫技術與物理重點實驗室，甘肅蘭州730000)

1 引言

小型磁偏轉質譜計主要用于移動設備上或航天器上進行氣體成分的定量分析。質譜計主要由物理部分，電控單元(下位機)，高壓電源和質譜計上位機軟件等組成［1］。質譜計上位機軟件通過CAN總線［2］對質譜計的電控單元進行掃描控制，同時對數據信號進行采集、分析、處理和保存。質譜計下位機采用TI公司生產的32位浮點型高性能的DSP數字信號處理芯片作為主控芯片，與上位機軟件通訊［3］采用雙通道CAN總線，完成啟動指令、質譜計試驗數據和狀態數據輪詢指令的接收以及試驗數據和狀態數據輸出等功能。質譜計數據采集原理如圖1所示。

2 小型磁偏轉質譜計上位機軟件的設計

2.1 質譜計上位機軟件系統架構與工作流程

上位機軟件開始運行后，首先進行初始化設置。包括CAN總線協議幀格式設置、波特率設置、CAN報文濾波設置以及工作模式設置等。

圖1 質譜計數據采集原理框圖

在初始化設置完成后，上位機等待操作人員發送開機指令。下位機接收到上位機發送的間接指令，按照預先設置的流程開始工作。包括創建保存數據的文本文檔、執行2秒一次的狀態數據輪詢以及1秒一次的試驗數據輪詢、將輪詢到的原始數據保存到文本文檔中。在程序運行到預設的時間后自動退出主線程，等待操作人員發送關機指令。

上位機軟件中集成了對原始數據處理模塊。通過文件對話框打開上位機采集的數據，采用約定的數據格式對數據進行解析，獲得狀態數據和試驗數據并保存到相應的文本文檔中。質譜計上位機軟件工作流程圖，如圖2所示。

圖2 質譜計上位機軟件工作流程圖

2.2 質譜計上位機與下位機通信協議

小型磁偏轉質譜計上位機與下位機通信采用標準CAN總線。下位機控制器為SJA1000，接口芯片為PCA82C250。上位機通過周立功USBCAN－II接口卡與下位機通信。周立功CAN接口卡有針對于VC++編程環境的DLL(動態鏈接庫)，在上位機軟件實現過程中直接調用DLL的函數可以縮短軟件的研制周期。CAN總線物理層協議和邏輯鏈路層協議符合CAN技術規范2.0A要求。應用層協議設計過程中考慮格式的檢測、容錯能力，以保證系統安全可靠，一個通信節點的時效不影響其他通信節點的通信。上位機軟件中初始化CAN接口卡與安全關閉CAN接口卡的流程圖如圖3所示。

質譜計在通信過程中，首先由上位機通過CAN總線向下位機發送開機指令，下位機收到開機指令后開始工作。在工作過程中，上位機每1S通過CAN總線向下位機進行一次狀態數據輪詢，每2S進行一次試驗數據輪詢。下位機在收到輪詢指令后通過CAN總線向上位機發送相應數據，上位機在接收到數據后按原始格式保存在文本文檔中。質譜計通過CAN總線發送指令與接收數據的流程如圖4所示。