規(guī)模硬件模塊化智能控制方法和實踐

單云峰

文章通過上位機對單片的運行時序和容錯管理做出合理的調整與修正，探索出了方便維護、布線簡潔、易于同類重用、較為規(guī)范的智能化控制方法。

【關鍵詞】規(guī)模硬塊 智能控制 模塊化 控制方法

1 對規(guī)模硬件模塊化總體結構的分析

每個硬件設備后集成一個對這種設備進行信息采集和控制的電路板，該電路板是由單片機來進行管控的，由COM口接入通信的集線器。集線器也是由單片機進行管控的，經過COM口被接入上位機。這里所說的上位機就是工控PC機，它是一種用太網接收應用層計算機設備的應用系統(tǒng)，通過將COM口接收的采集數(shù)據(jù)用太網發(fā)往應用層的計算機系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)應用層計算機與上位機網線的有機連接。

2 對規(guī)模硬件模塊化智能控制方法的相關研究

上位機需要先識別系統(tǒng)內的單元設備，然后才能采用優(yōu)先控制策略。通過將通信集線器與COM口連接，對實時性能進行優(yōu)化，并在對相關設備進行管控的過程中，根據(jù)設備的運行信息對設備運行趨勢做出的判斷，從而確定非線性的控制方向。

2.1 上位機對單元設備的識別

單元設備是由該單元設備單片機確定的，上位機在初始化時對單元設備進行識別，從而確定單元設備。詳細識別流程如下：

（1）上位機向通信集線器發(fā)送查詢信息；

（2）延時；

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

（4）將以上流程重復操作，一直到256個端口被成功查詢完為止。

2.2 關于規(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，是由于硬件實現(xiàn)誤差或者硬件設備磨損而造成的。所以需要上位機對應用層給出的數(shù)據(jù)信息進行修正。

2.2.2 非線性控制表

非線性控制表是進行非線性控制的基礎，在非線性控制的環(huán)節(jié)中，工作人員表示，每個模擬輸出量都對應一個非線性的控制表，如表1所示為非線性控制表的結構圖。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在上機位磁盤中，所以在進行系統(tǒng)初始化的時候，一定是由上機位負責加載的。

3 關于非線性控制方法的相關研究

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

（2）模擬輸出量U的采集過程為：S1，讀取的數(shù)據(jù)為d，，根據(jù)上位機的函數(shù)依據(jù)表對v做出非線性的處理，得出對應的U值，同時函數(shù)fmt（d）將單片機的協(xié)議數(shù)據(jù)轉變?yōu)閂。

（3）對相關設備的運行趨勢進行深入的分析與研究。需要對函數(shù)U2V（U）和函數(shù)V2U（V）進行正向修正還是逆向修正的思考，在此過程中一定要依據(jù)對設備運行趨勢預測，同時根據(jù)設備的主要特點并利用上位機，及時記錄設備運行歷史信息，做出科學合理的判斷，從而確定非線性控制方向。

4 對協(xié)議與軟件的相關分析

4.1 上位機與應用層采用UDP的協(xié)議，以下是對該協(xié)議定義的詳細分析

（1）利用上位機向單元設備及時傳輸數(shù)據(jù)包，字節(jié)0：是寫入的主要標志（2）；字節(jié)1.端口ID；控制數(shù)據(jù)。

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

4.2 類ADIO

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

（2）R ecv：根據(jù)接收應用層的數(shù)據(jù)包，置。

（3）Send（）：根據(jù)fromtTos發(fā)送。

4.3 上位機總體結構的分析

上位機控制程序需要考慮的影響因素為：

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

（2）分離應用層計算機與上位機網絡拓撲配置的變化。

（3）實現(xiàn)對COM口的管理，以便于提供實時性。在控制系統(tǒng)的結構分析中，需要根據(jù)具體設備的控制方法進行重定義，創(chuàng)建動態(tài)的單元設備靜態(tài)方法。

（4）關于隔離網絡變化的分析

通常情況下網絡傳輸配置都被應用在上位機和分離層的通信變化中，接下來對配置文件格式做出研究：

M1，

N1]

FROM=T0=PERIOD（MS）

…

FROMT0=PERIOD（MS）

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

4.4 類Cmm和CmmWR

（1）Cmm：以序號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個元素函數(shù)組成的指針數(shù)組，所以可以用它來創(chuàng)建單元設備控制。

（2）靜態(tài)的方法：

（3）：

S2：調用

S3=調用完成。

5 結束語

綜上所述，此次研究的技術有效的解決了布線復雜和測試困難的問題，從而實現(xiàn)了相關設備的模塊化控制。這種技術不但為系統(tǒng)開發(fā)與維護的相關工作提供了參考，而且由于它的適應能力較強，因此被廣泛用于管理數(shù)量較大的硬件設備的控制工作中。這種技術能夠對多個COM口進行并行控制，從而有效解決了串行傳輸和系統(tǒng)設備實時性這兩者之間的矛盾；實現(xiàn)了同類復用；系統(tǒng)規(guī)模方便擴充；實現(xiàn)了硬件控制量與雷達系統(tǒng)、航電仿真系統(tǒng)等之間的硬件數(shù)據(jù)傳輸。

參考文獻

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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