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

精品文檔-下載后可編輯ARM數(shù)控系統(tǒng)高速處理串口數(shù)據(jù)的研究-基礎(chǔ)電子摘要：數(shù)控實(shí)際加工先采用CAD/CAM軟件畫圖，根據(jù)圖形生成G代碼，然后將G代碼傳送給數(shù)控系統(tǒng)來進(jìn)行實(shí)際加工，實(shí)際一個(gè)工件生成的G代碼相對(duì)ARM所擁有的存儲(chǔ)資源而言很大，為了解決Ｇ代碼傳輸速度與ARM數(shù)控系統(tǒng)代碼處理速度不匹配問題，利用ARM的串口傳送G代碼，實(shí)現(xiàn)了ARM數(shù)控系統(tǒng)代碼高速處理的同時(shí)，串口數(shù)據(jù)正確高速傳送。.經(jīng)研究與實(shí)驗(yàn)，這種方法簡(jiǎn)單易行，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，提高了數(shù)控系統(tǒng)的加工效率。

一、引言

現(xiàn)代數(shù)控加工都是先采用CAD/CAM軟件畫出零件的加工草圖，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)起來之后再一條一條來解釋、加工，因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中應(yīng)該有一個(gè)流量控制的問題。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)采用串口來傳送數(shù)據(jù)。雖然串口方便操作，但是在數(shù)據(jù)傳送過程中也存在一些問題，比如說，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)使傳送過來的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)這么多問題是什么原因呢，經(jīng)過分析,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)列用來存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)。

（1）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)uint8QueueWrite(void*Buf,QUEUE_DATA_TYPEData)，和uint8QueueReadQUEUE_DATA_TYPE*Ret,void*Buf)，主要是用來往數(shù)據(jù)隊(duì)列里寫數(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.

（2）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;i8;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(UALSR0x00000001==1)

{QueueWrite(Buf,UARBR);}

ElseBreak;

}

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;i16;i++)

{

QUEUE_DATA_TYPEdata;

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。

圖1中斷服務(wù)程序流程圖

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。

圖2上位機(jī)軟件和ARM數(shù)據(jù)傳送流程圖

程序中NUM表示文件的總字符數(shù)，在開始傳送代碼數(shù)據(jù)的時(shí)候作為開始發(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，無奇偶校驗(yàn)，無流控制。通過串口調(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)。通過串口發(fā)送