基于DSP的控制臺與上位機軟件的通信系統(tǒng)設計

蔡明知

摘要

本文提出了一種基于DSP的控制臺與上位機軟件的通信系統(tǒng)設計，并給出了具體的總體方案設計、模塊設計和軟件流程。通過實際測試及應用，成本低，可靠性高，滿足了工業(yè)核磁共振分析儀對通信系統(tǒng)的需求。

【關鍵詞】核磁共振 控制臺 通信系統(tǒng) 軟件流程

1 引言

一種基于DSP的控制臺與上位機軟件的通信系統(tǒng)設計，主要用于工業(yè)核磁共振分析儀。工業(yè)核磁共振分析儀是一種基于釹鐵硼永磁體的核磁共振分析儀。工業(yè)核磁共振分析儀主要包括磁體系統(tǒng)、探頭系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、控制臺系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等。其中通信系統(tǒng)是保障工業(yè)核磁共振分析儀的關鍵一環(huán)。

串口通信是儀器內部系統(tǒng)短距離通信的優(yōu)選方案之一，具有成本低、門檻低、調試方便、兼容性高等優(yōu)點。但是在工業(yè)核磁共振分析儀中，要滿足對大數據量傳輸的及時性，可靠性。本文提出了一種基于DSP的控制臺與上位機軟件的通信系統(tǒng)設計，并給出了具體的總體方案設計、模塊設計和軟件流程。通過實際測試及應用，成本低，可靠性高，滿足了工業(yè)核磁共振分析儀對通信系統(tǒng)的需求。

2 總體方案設計及系統(tǒng)組成

控制臺系統(tǒng)和上位機軟件連接方式和組成框圖如圖1所示。其中虛線內為主控板，與信號源板、接收板、發(fā)射板一同組成了控制臺系統(tǒng)。主控板的中央處理器采用的是TMS320F28335系列。TMS320F28335具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點處理單元，6個DMA通道支持ADC，有多達18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出（HRPWM），12位16通道ADC。TMS320F28335集成三個串行外設，具有成本低、門檻低、調試方便、兼容性高等優(yōu)點。

3 DSP28335與上位機的通信

3.1 通信基本原則

DSP與上位機的通信通過兩個串口來完成，分別為DSP28335的串行外設SCIA和SCIB。其中SCIA進行命令字通信，SCIB進行數據傳輸。命令字節(jié)包含上位機對控制臺系統(tǒng)的所有參數設置。參數設置一般為靜態(tài)，即正在進行工作時，不能進行參數設置。應答信號是DSP接收到命令字節(jié)之后，給出的確認信號。FID數據是DSP將采集到的核磁共振信號，發(fā)送給上位機軟件進行進一步的處理，數據量最大為8192*32bits。

由于FID數據量較大，傳輸過程中易發(fā)生錯誤的現象。隨著波特率的升高，錯誤率也相應的增加。使用非標準波特率能大大改善這個問題。數據的傳輸協(xié)議：二進制數據DO-DF作為關鍵字處理。因此，在傳輸過程中，要把在DO-DF之間的字節(jié)做拆分處理。

3.2 DSP28335中斷程序流程圖

運行時，程序等待上位機軟件的命令。上位機發(fā)送的信息觸發(fā)SCIA和SCIB中斷。其中SCIA接收的是命令字節(jié)，包含控制臺的各種參數設置;SCIB接收的是控制字節(jié)，包含開始、停止等控制字節(jié)。

SCIB串行接收中斷服務程序是實現核磁共振信號采集和傳輸的關鍵流程。根據接收到的上位機控制字節(jié)，開始一次核磁共振信號采集，并把結果通過串行通信端口上傳給上位機軟件。在SCIB中斷之中，根據SCIA接收到的參數設置，設置相應的工作時序，并打開外部中斷，開始執(zhí)行數據采集。圖2為SCIB串行中斷服務流程圖以及對應外部中斷服務流程圖。

4 測試結果

該系統(tǒng)成功應用于東方測控工業(yè)在線核磁共振分析儀。工業(yè)核磁共振分析儀是一種利用核磁共振技術分析過程物流性質的工業(yè)在線分析儀器。通過氫原子核化學位移譜圖，對物質結構、成分、理化參數等進行在線分析。指導生產過程自動化控制，穩(wěn)定工藝，提高產品收率。可廣泛應用于石化、化工、制藥、食品等行業(yè)。

在測試中，連續(xù)運行一周時間，未有發(fā)生關于通信的崩潰現象，未發(fā)生數據傳輸錯誤的現象，符合工業(yè)核磁共振分析儀通信系統(tǒng)的需求。

5 結論

本文提出了一種基于DSP的控制臺與上位機軟件的通信系統(tǒng)設計，并給出了具體的總體方案設計、模塊設計和軟件流程。通過實際測試及應用，成本低，可靠性高，滿足了工業(yè)核磁共振分析儀對通信系統(tǒng)的需求。

參考文獻

[1]盧慶林.基于單片機MPS430F的無線通信系統(tǒng)設計[J].國外電子測量技術，2014（05）.

[2]孫建華，趙曉典等.PC機與單片機的串口通信系統(tǒng)設計[J].軟件導航，2010（09）.