Файл: СКАМКО_тех описание.doc

Назначение сигналов следующее:

FG- защитное заземление (экран).

TxD- данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).RxD- данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).RTS- сигнал запроса передачи. Активен во все время передачи.

CTS- сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника.

DSR- готовность данных. Используется для задания режима модема.SG- сигнальное заземление, нулевой провод.

DCD- обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).

DTR- готовность выходных данных.

RI - индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети.

Заметим, что контроллеры RS-232, применяемые в персональных компьютерах, имеют выходной ток равный 10мА максимум.

    Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используют трех- или четырехпроводную линию связи, но можно задействовать и другие сигналы интерфейса. Нам будет достаточно трёхпроводной линии с каналами TxD,RxDиGND. Формат данных интерфейсаRS-232 изображён на рис 2.3.

Рис2.3.

Рис2.4.

    Обмен по RS-232-C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11). Однако MSWindowsXPне предоставляет пользователю таких больших возможностей доступа к работе с этими портами. В этой операционной системеCOM-порты представляются в качестве файлов. Поэтому для работы с ними используютсяAPIфункции операционной системы.

Обмен машины верхнего уровня с с универсальным асинхронным приёмопередатчиком UART0 микроконтроллера Atmega128 осуществляется по разработанному нами протоколу.

Работа передатчика УСАПП разрешается путем установки бита разрешения передачи (TXEN) в регистре UCSRB. После разрешения, функция вывода TxD как обычного порта заменяется на функцию выхода последовательной передачи данных. Скорость связи, режим работы и формат посылки должны быть установлены однократно перед началом какой-либо передачи.

Начало передачи инициируется записью передаваемых данных в буфер передатчика. ЦПУ может загрузить буфер передатчика путем записи в регистр UDR, расположенный в памяти ввода-вывода. Буферизованные данные в буфере передатчика будут перемещены в сдвиговый регистр, после того как он будет готов к отправке новой посылки. Запись в сдвиговый регистр новых данных происходит в состоянии ожидания (когда передача завершена) или сразу после завершения передачи последнего стоп-бита предыдущей посылки. Если в сдвиговый регистр записаны новые данные, то начинается передача одной посылки на скорости, определенной в регистре скорости связи, битом U2X или XCK в зависимости от выбранного режима работы.

Работа приемника УСАПП разрешается, если записать лог. 1 в бит разрешения работы приемника (RXEN) в регистре UCSRB. После разрешения работы приемника обычное назначение вывода RxD заменяется на альтернативное: вход последовательного ввода данных приемника УСАПП. Скорость связи, режим работы и формат посылки должны быть установлены однократно перед началом выполнения приема данных. Если используется синхронная работа, то вывод XCK будет использоваться для синхронизации связи.

Приемник начинает прием данных только после определения действительного старт-бита. Выборка следующих за старт-битом бит данных происходит с частотой равной скорости связи или частотой сигнала XCK и размещается в сдвиговом регистре приемника. Второй стоп-бит приемником игнорируется. После получения первого стоп-бита, т.е. когда последовательная посылка полностью принята и находится в сдвиговом регистре приемника, содержимое сдвигового регистра перемещается в приемный буфер. Приемный буфер считывается при чтении регистра ввода-вывода UDR.

7. ПО

7.1 Структура по верхнего уровня

В данную структуру входят следующие модули ( рис. 7.1)

Рис 7.1.

Ядро управления. Представляет собой серверCOM-автоматизации, в котором содержаться все основные функции, константы и переменные, необходимые для функционирования программной оболочки и передачи данных как между модулями программы, так и обмена с операционной системойWindowsXP.

Интерпретатор робото-ориентированного языка. Представляет собой язык высокого уровня. Он основан на языкеJavaScript, однако для большей наглядности мною была введена система макрокоманд, напоминающая по синтаксису и функциональности робото-ориентированный языкARPS. Пользователю предоставляется возможность добавления новых функций и операторов, написанных на языкеC++. Работа с ними осуществляется с помощью стандартных приемовJscript. Условно, команды можно разделить на команды пользователя и команды монитора. Задача монитора – получив директивы, введенные оператором с клавиатуры, выполнить операции, указанные в этих директивах. С помощью мониторных директив можно обучать робот определенным точкам, отображать информацию о положении всех звеньев манипулятора и о состоянии контроллеров приводов (например,выводить содержимое буфера команд), загружать и записывать программы, запускать калибровку или рабочий режим робота. Однако использование текстовой консоли для вызова команд монитора не требуется. Все функции можно вызвать из графической оболочки одним нажатием кнопки.

Модель манипулятора. В этом блоке происходит расчет геометрических и кинематических соотношений манипулятора. Также он обеспечивает формирование параметров траектории при двух видах движения:

- транспортном – при котором траектория строится для каждого привода независимо (позиционное управление).

- контурном – при котором траектория строится в пространстве декартовых координат, а затем пересчитывается для обобщенных координат каждого звена.

Работа модуля выполняться в реальном времени. Команды передаются в динамическом режиме, то есть по мере проведения расчета команды засылаются в буфер, который находится в контроллере управления приводами.

Модуль взаимодействия с нижним уровнем. Обеспечивает непрерывный контроль за работой контроллера управления приводами и обмен информацией с основной программой. Передает и принимает данные поCOM-порту, используяAPIфункцииMSWindows. Проверяет правильность передачи данных – своевременное получение ответов , контрольные суммыCRCи так далее.

Модуль сетевого обмена.

Этот модуль предназначен для связи с другими системами управления, технологическим оборудованием, ЭВМ верхнего уровня управления (управляет несколькими РТК, цехом, заводом).

Драйвер взаимодействия с СТЗ.

Обеспечивает интерфейс между системой управления и с системой очувствления.

7.2 Структура по приводного модуля

Приводной модуль системы управления роботом состоит из шести унифицированных приводных контроллеров, программное обеспечение для этих контроллеров так же является одинаковым и различается только модуль взаимодействия с центральным контроллером на той стадии, когда происходит идентификация контроллера.

Рис.7.2 Структура ПО приводного контроллера.

Модуль взаимодействия с центральным контроллером представляет собой программное обеспечение обслуживающее последовательный интерфейс UART.

Модуль обработки сервисных команд принимает и обрабатывает сервисные команды, передаваемые с верхнего уровня в режиме прерывания.

Модуль управления работой привода обеспечивает требуемые перемещения звеньев манипулятора с требуемой скоростью.Осуществляет управление драйверами шаговых двигателей.

Модуль разгона/торможения привода обеспечивает разгон и торможение двигателя до необходимой скорости по линейному закону.

Контроллер состояния приводов обеспечивает обработку информации от концевых датчиков в режиме прерывания. Используется для калибровки робота и диагностики шаговых двигателей. Содержит в себе таблицу, в которой содержатся эталонные значения числа шагов двигателей, необходимых для перемещения звена из одного крайнего положения в другое. В режиме калибровки проверяется полученные значения числа шагов с эталонными.

Диспетчер задач Осуществляет взаимодействие всех модулей данной системы. Управляет движением данных внутри программы. Осуществляет запуск всех модулей, передачу данных между модулями.Предоставляет программным модулям доступ к ресурсу вычислительной системы.

Буфер команд управления приводами. Обеспечивает проверку, разборку, сортировку и временное хранение команд полученных от центрального контроллера. Если командная посылка содержит ошибку, выдается сообщение на верхний уровень, если ошибки нет и команда не является сервисной (т.е. требуется её немедленное выполнение) – данные заносятся в очередь (организуется по принципуFIFO).

Формирование и проверка CRC. Модуль отвечающий за правильность принятых от ПК и отправленных команд на приводные контроллеры. Модуль, реализованный программно, осуществляет посылку контрольной суммы после каждых 5ти байт посылки команды на перемещение двигателя. Также модуль осуществляет проверку полученных команд от ПК.