規(guī)模硬件模塊化智能控制方法和實(shí)踐

單云峰

文章通過(guò)上位機(jī)對(duì)單片的運(yùn)行時(shí)序和容錯(cuò)管理做出合理的調(diào)整與修正，探索出了方便維護(hù)、布線簡(jiǎn)潔、易于同類重用、較為規(guī)范的智能化控制方法。

【關(guān)鍵詞】規(guī)模硬塊 智能控制 模塊化 控制方法

1 對(duì)規(guī)模硬件模塊化總體結(jié)構(gòu)的分析

每個(gè)硬件設(shè)備后集成一個(gè)對(duì)這種設(shè)備進(jìn)行信息采集和控制的電路板，該電路板是由單片機(jī)來(lái)進(jìn)行管控的，由COM口接入通信的集線器。集線器也是由單片機(jī)進(jìn)行管控的，經(jīng)過(guò)COM口被接入上位機(jī)。這里所說(shuō)的上位機(jī)就是工控PC機(jī)，它是一種用太網(wǎng)接收應(yīng)用層計(jì)算機(jī)設(shè)備的應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)將COM口接收的采集數(shù)據(jù)用太網(wǎng)發(fā)往應(yīng)用層的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層計(jì)算機(jī)與上位機(jī)網(wǎng)線的有機(jī)連接。

2 對(duì)規(guī)模硬件模塊化智能控制方法的相關(guān)研究

上位機(jī)需要先識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)的單元設(shè)備，然后才能采用優(yōu)先控制策略。通過(guò)將通信集線器與COM口連接，對(duì)實(shí)時(shí)性能進(jìn)行優(yōu)化，并在對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行管控的過(guò)程中，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行信息對(duì)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)做出的判斷，從而確定非線性的控制方向。

2.1 上位機(jī)對(duì)單元設(shè)備的識(shí)別

單元設(shè)備是由該單元設(shè)備單片機(jī)確定的，上位機(jī)在初始化時(shí)對(duì)單元設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，從而確定單元設(shè)備。詳細(xì)識(shí)別流程如下：

（1）上位機(jī)向通信集線器發(fā)送查詢信息；

（2）延時(shí)；

（3）上位機(jī)成功讀取通信集線器回送的字節(jié)信息，從而獲取單片機(jī)的ID；

（4）將以上流程重復(fù)操作，一直到256個(gè)端口被成功查詢完為止。

2.2 關(guān)于規(guī)模硬件控制量的非線性控制分析

2.2.1 非線性控制的重要性

模擬輸出量本身屬于非線性的，是由于硬件實(shí)現(xiàn)誤差或者硬件設(shè)備磨損而造成的。所以需要上位機(jī)對(duì)應(yīng)用層給出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修正。

2.2.2 非線性控制表

非線性控制表是進(jìn)行非線性控制的基礎(chǔ)，在非線性控制的環(huán)節(jié)中，工作人員表示，每個(gè)模擬輸出量都對(duì)應(yīng)一個(gè)非線性的控制表，如表1所示為非線性控制表的結(jié)構(gòu)圖。其中需要滿足的條件是：v0≤v1≤vn，由于非線性的控制表是存儲(chǔ)在上機(jī)位磁盤中，所以在進(jìn)行系統(tǒng)初始化的時(shí)候，一定是由上機(jī)位負(fù)責(zé)加載的。

3 關(guān)于非線性控制方法的相關(guān)研究

（1）模擬輸出量指向刻度的控制過(guò)程為：送入單元設(shè)備中。在此過(guò)程中，上位機(jī)函數(shù)需要根據(jù)圖1，并對(duì)U做出非線性的處理，從而得出對(duì)應(yīng)V的值，最后一步就是將V轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的單片機(jī)信息。

（2）模擬輸出量U的采集過(guò)程為：S1，讀取的數(shù)據(jù)為d，，根據(jù)上位機(jī)的函數(shù)依據(jù)表對(duì)v做出非線性的處理，得出對(duì)應(yīng)的U值，同時(shí)函數(shù)fmt（d）將單片機(jī)的協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閂。

（3）對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行深入的分析與研究。需要對(duì)函數(shù)U2V（U）和函數(shù)V2U（V）進(jìn)行正向修正還是逆向修正的思考，在此過(guò)程中一定要依據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，同時(shí)根據(jù)設(shè)備的主要特點(diǎn)并利用上位機(jī)，及時(shí)記錄設(shè)備運(yùn)行歷史信息，做出科學(xué)合理的判斷，從而確定非線性控制方向。

4 對(duì)協(xié)議與軟件的相關(guān)分析

4.1 上位機(jī)與應(yīng)用層采用UDP的協(xié)議，以下是對(duì)該協(xié)議定義的詳細(xì)分析

（1）利用上位機(jī)向單元設(shè)備及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)包，字節(jié)0：是寫(xiě)入的主要標(biāo)志（2）；字節(jié)1.端口ID；控制數(shù)據(jù)。

（2）單元設(shè)備向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包。字節(jié)0…23；數(shù)據(jù)采集。

4.2 類ADIO

（1）Load：解析存儲(chǔ)的文件并設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)成員。其中為規(guī)模硬件控制量的存儲(chǔ)區(qū)域。

（2）R ecv：根據(jù)接收應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包，置。

（3）Send（）：根據(jù)fromtTos發(fā)送。

4.3 上位機(jī)總體結(jié)構(gòu)的分析

上位機(jī)控制程序需要考慮的影響因素為：

（1）關(guān)于分離變化，其控制程序主要分為固定，重用部分和依賴硬件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)部分。

（2）分離應(yīng)用層計(jì)算機(jī)與上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑渲玫淖兓?/p>

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)COM口的管理，以便于提供實(shí)時(shí)性。在控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析中，需要根據(jù)具體設(shè)備的控制方法進(jìn)行重定義，創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的單元設(shè)備靜態(tài)方法。

（4）關(guān)于隔離網(wǎng)絡(luò)變化的分析

通常情況下網(wǎng)絡(luò)傳輸配置都被應(yīng)用在上位機(jī)和分離層的通信變化中，接下來(lái)對(duì)配置文件格式做出研究：

M1，

N1]

FROM=T0=PERIOD（MS）

…

FROMT0=PERIOD（MS）

在此過(guò)程中，M1，N1，分別為系統(tǒng)模擬輸出量，模擬輸出量；X1，Y1為反射內(nèi)存信息的序號(hào)，其中T1作為信息發(fā)送的周期。

4.4 類Cmm和CmmWR

（1）Cmm：以序號(hào)iCmm作為輸入，其創(chuàng)建的速率為brate的COM口句柄hCmm。

（2）發(fā)數(shù)據(jù)

（3）：收數(shù)據(jù)。

4.5 關(guān)于類Device的研究

（1）由于靜態(tài)數(shù)據(jù)的主要成員是newOperators，而且該成員是由256個(gè)元素函數(shù)組成的指針數(shù)組，所以可以用它來(lái)創(chuàng)建單元設(shè)備控制。

（2）靜態(tài)的方法：

（3）：

S2：調(diào)用

S3=調(diào)用完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，此次研究的技術(shù)有效的解決了布線復(fù)雜和測(cè)試?yán)щy的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備的模塊化控制。這種技術(shù)不但為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與維護(hù)的相關(guān)工作提供了參考，而且由于它的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此被廣泛用于管理數(shù)量較大的硬件設(shè)備的控制工作中。這種技術(shù)能夠?qū)Χ鄠€(gè)COM口進(jìn)行并行控制，從而有效解決了串行傳輸和系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)性這兩者之間的矛盾；實(shí)現(xiàn)了同類復(fù)用；系統(tǒng)規(guī)模方便擴(kuò)充；實(shí)現(xiàn)了硬件控制量與雷達(dá)系統(tǒng)、航電仿真系統(tǒng)等之間的硬件數(shù)據(jù)傳輸。

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作者單位

浙江省杭州市士蘭微電子股份有限公司 浙江省杭州市 310012