網(wǎng)路控制設(shè)計(jì)

1、第四章 網(wǎng)路控制設(shè)計(jì)Done by 張志瑋 李冠德4.1前言在大四上的專題研究中，專題指導(dǎo)老師針對現(xiàn)有的倒立單擺系統(tǒng)以及一些其他正在進(jìn)行的控制系統(tǒng)專題，希望做出一個(gè)網(wǎng)路控制教學(xué)系統(tǒng)，能夠整合數(shù)個(gè)控制系統(tǒng)，讓使用者可以在自己的個(gè)人電腦上利用透過網(wǎng)際網(wǎng)路對各個(gè)控制系統(tǒng)下達(dá)控制的參數(shù)（ex：、）來學(xué)習(xí)以及觀察實(shí)際的控制系統(tǒng)運(yùn)作，並且可以利用網(wǎng)路攝影機(jī)傳回實(shí)際運(yùn)作的影像來得知自己下達(dá)的參數(shù)值是否合適。我和另一位同學(xué)李冠德經(jīng)由老師及研究室的學(xué)姊指導(dǎo)下逐漸構(gòu)想出現(xiàn)今原始架構(gòu)的概念，並試著實(shí)現(xiàn)其中的一些部分。以下為至今的階段性成果，其餘的研究則仍在進(jìn)行中。4.2Internet-Based Control

2、System架構(gòu)概念簡介為了先用較簡單的方式試驗(yàn)，我們先對單一device做控制：一個(gè)可以由使用者(user)經(jīng)由網(wǎng)路連結(jié)至Web Server，從而由Web Server向device下達(dá)欲執(zhí)行的命令之系統(tǒng)架構(gòu)如圖4.1所示，可以大致分成兩個(gè)大區(qū)塊：使用者端（Client）與伺服端（Server-side），Client一般來說當(dāng)然是在家中或是在寢室之中，而Server-side則是放置在實(shí)驗(yàn)室（Lab）中，使用者利用瀏覽網(wǎng)頁的方式下達(dá)命令後儲(chǔ)存在資料庫（Data base）中。我們利用ASP(Active Server Pages)的方式來撰寫網(wǎng)頁，可以做讀寫資料庫的動(dòng)作來進(jìn)行如使用者登入

3、（login）及儲(chǔ)存使用者的下達(dá)的命令參數(shù)，再呼叫VB程式經(jīng)由RS-232傳送到控制device的電腦，由於一般控制器都是用Turbo C寫成，所以VB與TC之間的溝通也是一個(gè)重要的關(guān)節(jié)。networkClientUser(PC)User(PC)User(PC)WebServer(PC)Controller(PC)deviceRS-232RS-232(VB)(TC)Data BaseServer-side(Lab)圖4.1 網(wǎng)路遠(yuǎn)端控制架構(gòu)Web Server以一部電腦作Web Server端，用ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的方式設(shè)置，其中包含了網(wǎng)頁主體以及儲(chǔ)存的資料庫兩部分，主要的工作有三：(1)User

4、身分登入驗(yàn)證，在資料庫中建立使用者帳號(hào)及密碼以利比對。(2)接收並將user透過網(wǎng)路傳達(dá)至server的command data(ex：PID control的Kp、KI、KD之值)儲(chǔ)存至資料庫。(3)啟動(dòng)VB程式，用RS-232傳輸至Controller。Controller原本的倒立單擺系統(tǒng)即是以一部PC作為controller，其內(nèi)部是以一TC程式作控制器的計(jì)算，再經(jīng)由D/A card傳至直流伺服器（DC servo）去推動(dòng)倒立單擺的馬達(dá)，其示意圖可參考第三章的圖3.1。現(xiàn)今為了作到遠(yuǎn)端控制的功能，controller必須具備以下功能：(1)用VB作接收，並將接收到的command da

5、ta儲(chǔ)存成TC能辨識(shí)的資料型態(tài)（ex：TXT）。(2)由TC程式讀取command data，計(jì)算後向DC servo送出控制訊號(hào)。由於在整個(gè)遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)之中RS-232傳輸佔(zhàn)的份量相當(dāng)重，在下一小節(jié)我們也作了一些有關(guān)於RS-232傳輸協(xié)定使用上的介紹。 4.3RS-232介面?zhèn)鬏擱S-232的工作方式(1)RS-232經(jīng)由歷代的變革，由最初的25pin演變成為今日所見的9pin模式。其腳位意義如表4.1所示。腳位簡寫意義Pin1CD載波偵測(Carrier Detect)Pin2RXD接收字元(Receive)Pin3TXD傳送字元(Transmit)Pin4DTR資料端備妥(Data Te

6、rminal Ready)Pin5GND地線(Ground)Pin6DSR資料備妥(Data Set Ready)Pin7RTS要求傳送(Request To Send)Pin8CTS清除以傳送(Clear To Send)Pin9RI響鈴偵測(Ring Indicator)表4.1 RS-232腳位意義(2)訊號(hào)定義： 訊號(hào)的電壓在+3V+15V之間稱為“0，一般用途為“on，電壓在-3V-15V之間稱為“1，一般用途為“off，其傳輸方式是透過傳輸線上電壓的改變來交換資料。(3)RS-232的參數(shù)設(shè)定： .起始位元與停止位元 如圖4.2所示，由於RS-232傳輸為一非同步串列傳輸，沒有同步

7、的時(shí)脈作基準(zhǔn)，所以當(dāng)資料要作傳送或是結(jié)束傳送時(shí)要有所告知。RS-232再平時(shí)不作傳輸時(shí)的狀態(tài)一值保持為“1，故當(dāng)資料要傳送時(shí)會(huì)有一起始位元“0，當(dāng)傳送完成後再降為低電位狀態(tài)。 停止位元為低電位狀態(tài)，長度有1、1.5、2 Bit的選擇。而起始位元的長度則固定為1 Bit。圖4.2 停止位元及起始位元 .資料傳輸單位 RS-232的資料長度有5、6、7、8 Bit的傳輸種類，如圖3.2中就是一個(gè)8 Bit的資料型態(tài)。各種傳輸種類必須依照要傳送的資料字元型態(tài)（ex：ASCII code為8 Bit）以及和device之間的協(xié)定來作選擇。 .資料傳輸速度 在RS-232中的傳輸速度單位為BPS（bit

8、 per second），由於非同步傳輸必須要有相同的參考時(shí)脈才會(huì)知道資料是否接收完成，因此必須要有相同的資料傳輸速度。若是傳送端與接收端的傳輸速度不一，會(huì)造成資料讀取的不正確。如圖4.3所示，無論較快或是較慢的接收速度所取樣得到的資料都會(huì)跟原本傳輸?shù)馁Y料有所差異。圖4.3 不同的取樣速度 .同位位元檢查 同位位元檢查是為了避免資料在傳輸過程中受到干擾，而導(dǎo)致接收到的資料不正確所設(shè)的一種檢查方式，分為偶同位及奇同位兩種。發(fā)送端檢查待傳送資料中的狀態(tài)“1的數(shù)目為n個(gè)，當(dāng)設(shè)成偶同位檢查時(shí)，n為偶數(shù)時(shí)在資料的最後面加上“0，n為奇數(shù)時(shí)則加上“1；當(dāng)設(shè)成奇同位檢查時(shí)，n為偶數(shù)時(shí)在資料的最後面加上”1”

9、，n為奇數(shù)時(shí)則加上“0。在Visual Basic中利用RS-232作為傳輸介面的設(shè)定我們利用Visual Basic既有的通訊元件MSComm控制項(xiàng)來作兩部PC之間的RS-232傳輸，並且在此簡介其設(shè)定。(1)通訊連接埠：將commport設(shè)為1（com1）或是2（com2）(2)內(nèi)部設(shè)定：如“9600,n,8,1的設(shè)定，其代表意義順序?yàn)椋▊鬏斔俣?BPS),有無同位檢查,資料長度Bit數(shù),停止位元數(shù)）(3)交握（Hand Shaking）協(xié)定：（沒有交握）1（XON/XOFF交握協(xié)定）2（RTS/CTS交握協(xié)定）3（Request To Send及XON/XOFF交握協(xié)定）交握協(xié)定可以說是

10、另一種檢查資料正確性的方式，由於非同時(shí)序時(shí)傳送與接收雙方會(huì)因時(shí)序不同而造成了資料遺失，故利用交握的方式來告知對方已完成的情報(bào)，可以減少失誤。4.4Visual Basic與ASP網(wǎng)頁實(shí)作我們嘗試實(shí)際的架設(shè)Web Server Pages，利用ASP網(wǎng)頁結(jié)合VB，當(dāng)user透過network連結(jié)至Web Server時(shí)，先驗(yàn)證使用者身分，爾後再連結(jié)至VB所製成的網(wǎng)頁執(zhí)行，由使用者輸入資料後再由RS-232傳送到另一部電腦(controller端)。在這個(gè)部分我負(fù)責(zé)的是ASP網(wǎng)頁的設(shè)計(jì)，而VB程式則由李冠德同學(xué)負(fù)責(zé)撰寫。ASP的設(shè)計(jì)是利用資料庫的建立，目前具有使用者登入及讀寫資料庫的功能。而VB程式內(nèi)容主要分成兩個(gè)部分，一個(gè)是在server端上的接受端程式，另一則是放在網(wǎng)頁上的要求端程式。(1)要求端程式：這部分程式是放在網(wǎng)頁上，一旦有使用者連上此網(wǎng)頁時(shí)，即自動(dòng)向接收端要求連線，當(dāng)user鍵入資料（如KP、KI、KD），按下程式上所建立的傳送按鈕，便可將資料傳送至接收端。(2)接收端程式：讓其處於隨時(shí)準(zhǔn)備連線的狀態(tài)，當(dāng)與要求端連線時(shí)，就把要求端所傳送的資訊，經(jīng)由RS-232轉(zhuǎn)送到controller端的電腦上。相關(guān)的視窗畫面如使用者登入（圖4.4）