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數(shù)控機(jī)床

ARM數(shù)控系統(tǒng)高速處理串口數(shù)據(jù)的研究

星之球激光 來(lái)源:中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)2011-12-21 我要評(píng)論(0 )   

一、 引言 現(xiàn)代數(shù)控加工都是先采用 CAD/CAM 軟件畫(huà)出零件的加工草圖,然后根據(jù)草圖做適當(dāng)?shù)膶傩栽O(shè)置,生成G 代碼,生成G 代碼之后通過(guò)某種方式將G 代碼傳送給數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)...

一、 引言
  現(xiàn)代數(shù)控加工都是先采用 CAD/CAM 軟件畫(huà)出零件的加工草圖,然后根據(jù)草圖做適當(dāng)?shù)膶傩栽O(shè)置,生成G 代碼,生成G 代碼之后通過(guò)某種方式將G 代碼傳送給數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行解釋轉(zhuǎn)化成實(shí)際的軸運(yùn)動(dòng)。但是由于實(shí)際生成的G 代碼數(shù)據(jù)量相對(duì)于ARM 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)存儲(chǔ)資源而言很大,不可能將G代碼全部傳給ARM數(shù)控系統(tǒng)存儲(chǔ)起來(lái)之后再一條一條來(lái)解釋、加工,因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中應(yīng)該有一個(gè)流量控制的問(wèn)題。雖然PC 機(jī)G 代碼到ARM 數(shù)控系統(tǒng)代碼傳送方式很多,但ARM 的串口相對(duì)而言,操作方便,因此本設(shè)計(jì)采用串口來(lái)傳送數(shù)據(jù)。雖然串口方便操作,但是在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中也存在一些問(wèn)題,比如說(shuō),PC 機(jī)向ARM傳送9 個(gè)數(shù)據(jù),卻只收到8 個(gè),如果數(shù)據(jù)傳送的很大,就會(huì)丟失的更多,并且如果數(shù)據(jù)量大,就需要傳送的波特率大,但是波特率大不僅會(huì)使數(shù)據(jù)產(chǎn)生遺漏,而且會(huì)使傳送過(guò)來(lái)的G 代碼得不到數(shù)控系統(tǒng)的及時(shí)處理,如果波特率太低,傳送的時(shí)間肯定會(huì)很長(zhǎng),降低了加工效率。
  出現(xiàn)這么多問(wèn)題是什么原因呢,經(jīng)過(guò)分析,提出一種方法,能夠保證數(shù)據(jù)正確的情況下提高數(shù)據(jù)傳輸速度和數(shù)控系統(tǒng)代碼處理能力。以 LPC 系列為主的32 位ARM 控制器具有速度快,容量大,性能穩(wěn)定,在線調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn),ARM 作為智能控制器應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣闊的前景。ARM 在工控領(lǐng)域的應(yīng)用中,與上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理是經(jīng)常需要解決的問(wèn)題。
  二、ARM 串口初始化設(shè)置及中斷服務(wù)程序
  LPC2292 處理器有兩個(gè)串口,每個(gè)串口有16 字節(jié)接收FIFO 和16 字節(jié)發(fā)送FIFO,寄存器位置符合I6C550 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),接收器FIFO 觸發(fā)點(diǎn)可以設(shè)置成為1、4、8、14 字節(jié)觸發(fā),內(nèi)置波特率發(fā)生器。有四種中斷:數(shù)據(jù)可用中斷,字符接受超時(shí)中斷,THRE 中斷,Rx 線狀態(tài)中斷。串口在進(jìn)行數(shù)據(jù)接受的時(shí)候,設(shè)計(jì)了一個(gè)緩沖隊(duì)列用來(lái)存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)。
 ?。?)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  其中QUEUE_DATA_TYPE 代表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型,每當(dāng)有數(shù)據(jù)從串口傳入ARM的時(shí)候,通過(guò)In 指針使數(shù)據(jù)入隊(duì)列,有數(shù)據(jù)需要處理的時(shí)候,利用Out 指針來(lái)出隊(duì)列,至于隊(duì)列大小,要根據(jù)波特率的大小、串口中斷頻率等因素決定。還需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù) uint8 QueueWrite(void *Buf, QUEUE_DATA_TYPE Data),和uint8QueueReadQUEUE_DATA_TYPE *Ret, void *Buf),主要是用來(lái)往數(shù)據(jù)隊(duì)列里寫(xiě)數(shù)據(jù)和從數(shù)據(jù)隊(duì)列里取數(shù)據(jù),采用的是先進(jìn)先出(FIFO)的方式.
 ?。?)串口初始化程序:
  U0IER = 0x05; /* 允許接收和發(fā)送中斷 */
  }
  (3)中斷服務(wù)程序
  中斷處理函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)
  1.?dāng)?shù)據(jù)可用中斷處理
  For(i=0;i<8;i++) //因?yàn)榇诔跏蓟? 字節(jié)中斷
  {QueueWrite (Buf,UARBR); }
  2.?dāng)?shù)據(jù)超時(shí)中斷處理:
  While(1)
  {
  If (UALSR&0x00000001= =1)
  {QueueWrite (Buf,UARBR);}
  Else Break;
  }
  3.理論上可以屏蔽THRE 中斷,但是同樣也可以處理中斷,處理方法是往FIFO 中填充數(shù)據(jù)
  For(i=0;i<16;i++)
  {
  QUEUE_DATA_TYPE data;
  QueueRead(&data, Buf)
  U0THR = data;
  }
  4.同樣線中斷也可以屏蔽,當(dāng)然也可以處理,處理的方法只需要讀U0TSR 寄存器Data=U0TSR;
  中斷服務(wù)程序中處理了超時(shí)中斷,因此設(shè)置串口中斷觸發(fā)字節(jié)可以設(shè)置的大些,這樣可以保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,同時(shí)減少系統(tǒng)中斷次數(shù),減小系統(tǒng)負(fù)荷,提高處理器的處理速度。
  三、上位機(jī)軟件和ARM 串口數(shù)據(jù)傳送軟件設(shè)計(jì)
  ARM 系統(tǒng)中開(kāi)辟了一個(gè)串口數(shù)據(jù)接收隊(duì)列緩存區(qū),因此就要求上位機(jī)串口發(fā)送軟件能夠配合ARM 處理能力對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行流量控制。
  程序中NUM 表示文件的總字符數(shù),在開(kāi)始傳送代碼數(shù)據(jù)的時(shí)候作為開(kāi)始發(fā)送文件的一個(gè)信號(hào)傳送給ARM,同時(shí)作為文件傳送結(jié)束判斷依據(jù)。SUM 表示代碼已經(jīng)傳送的字符數(shù)。其初始化值為0。
  四、結(jié)論:
  串口設(shè)置為:波特率 115200,8位數(shù)據(jù)位,1為停止位,無(wú)奇偶校驗(yàn),無(wú)流控制。通過(guò)串口調(diào)試助手,選擇發(fā)送文件,發(fā)送PC機(jī)上CAM 軟件CAXA 制造工程師生成的加工文件(大小182K)。通過(guò)串口發(fā)送給ARM 數(shù)控系統(tǒng)處理,系統(tǒng)能夠很好的保證ARM 數(shù)控系統(tǒng)正確處理G 代碼的情況下,高速傳送G 代碼數(shù)據(jù)。
  測(cè)試表明:數(shù)控系統(tǒng)的大量G 代碼可以很好的完成加工,并且已經(jīng)應(yīng)用到了數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中,實(shí)踐檢驗(yàn)該方法可以提高數(shù)控系統(tǒng)的加工效率。

 

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