趙光磊

摘要：隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，PC與單片機(jī)通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在數(shù)控領(lǐng)域，為切實(shí)提升實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量及效率奠定了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。為充分發(fā)揮出數(shù)控系統(tǒng)中，PC與單片機(jī)設(shè)備應(yīng)用期間的積極作用，需相關(guān)工作人員做好PC與單片機(jī)通信的設(shè)計(jì)工作，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，對(duì)信號(hào)差錯(cuò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，更好保障數(shù)控通信系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng);PC;單片機(jī);設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信設(shè)計(jì)期間，需建立起數(shù)控系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，借助PC機(jī)，將原代碼轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制通信數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確傳送到下位機(jī)。下位機(jī)內(nèi)部主控芯片可精準(zhǔn)接收二進(jìn)制通信數(shù)據(jù)，以便更好實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)通信高效穩(wěn)定的運(yùn)行目標(biāo)。

1、數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信設(shè)計(jì)的方案

數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信主機(jī)運(yùn)行需首先讀取NC源代碼，對(duì)代碼修改后的文件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)變程序生成發(fā)送文件。從串口控制程序內(nèi)發(fā)送的文件中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)編碼后，依照特定控制方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到下位機(jī)。PC與下位機(jī)之間通過(guò)特定接口實(shí)現(xiàn)通信，從而到達(dá)簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率的目標(biāo)。PC與單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)程程序主要分為以下三種：第一，自動(dòng)運(yùn)行程序。程序讀取發(fā)送文件與下位機(jī)之間進(jìn)行自動(dòng)交互式通信[1];第二，單步運(yùn)行程序。程序讀取文件內(nèi)數(shù)據(jù)，由用戶手動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性;第三，手動(dòng)控制程序。用戶直接通過(guò)按鈕的方式觸發(fā)特殊控制裝置，以便更好控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的特定方向。

PC與單片從機(jī)串口通信運(yùn)行流程主要為：下位機(jī)經(jīng)由串口裝置對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與數(shù)據(jù)校正，經(jīng)過(guò)調(diào)用解釋數(shù)據(jù)程序，將數(shù)據(jù)程內(nèi)的串口數(shù)據(jù)依照相關(guān)協(xié)議裝置翻譯，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的存儲(chǔ)裝置內(nèi)部。待數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集完畢后，對(duì)比數(shù)據(jù)的校驗(yàn)結(jié)果與被發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容是否存在偏差[2]。如數(shù)據(jù)內(nèi)容相同的情況下，則表明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息準(zhǔn)確，允許程序向PC與單片機(jī)裝置發(fā)送校驗(yàn)成功信息;如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容出現(xiàn)不一致的情況，則說(shuō)明校驗(yàn)過(guò)程失敗，數(shù)據(jù)采集或存儲(chǔ)期間出現(xiàn)錯(cuò)誤，需將數(shù)據(jù)特定程序重新更新到前緩沖區(qū)內(nèi)，以便在緩沖區(qū)對(duì)備份數(shù)據(jù)進(jìn)行最后校驗(yàn)。

由此可見，在數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信設(shè)計(jì)過(guò)程中，上位機(jī)與下位機(jī)的配合密切，通信裝置的運(yùn)行形成一個(gè)嚴(yán)密的控制系統(tǒng)，使得PC與單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量與效率更高。

2、數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信差錯(cuò)控制

2.1差錯(cuò)控制以及數(shù)據(jù)檢驗(yàn)流程的優(yōu)化

在原有PC與單片機(jī)差錯(cuò)控制中，主要采用前向糾錯(cuò)控制方式、反饋重發(fā)糾錯(cuò)控方式、混合糾錯(cuò)控制方式等。如數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信裝置采用自動(dòng)控制或單步控制模式，應(yīng)使用混合糾錯(cuò)方式;如數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信裝置采用手動(dòng)控制模式，應(yīng)使用前向糾錯(cuò)控制方式。

現(xiàn)階段常見數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式為奇偶監(jiān)督碼、行列監(jiān)督碼、循環(huán)監(jiān)督碼。針對(duì)PC與單片機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)要求，需采用循環(huán)監(jiān)督碼，基于行業(yè)內(nèi)部查詢標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PC與單片機(jī)通信系統(tǒng)進(jìn)行不斷完善與優(yōu)化。

2.2PC與單片通信系統(tǒng)下位機(jī)的校驗(yàn)

在數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)設(shè)計(jì)期間，下位機(jī)運(yùn)行效率可直接影響到數(shù)控系統(tǒng)通信裝置的綜合運(yùn)行效益，需相關(guān)工作人員對(duì)下位機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行校驗(yàn)。具體而言，下位機(jī)運(yùn)行荷載量較大，需在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中以控制其內(nèi)部運(yùn)行負(fù)荷量為主，對(duì)下位機(jī)進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)[3]。具體來(lái)說(shuō)，循環(huán)冗余校驗(yàn)主要就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或計(jì)算機(jī)文件產(chǎn)生的固定位數(shù)校驗(yàn)碼的信道編碼技術(shù)，肩負(fù)起檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸或保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。將此種校驗(yàn)方式應(yīng)用在下位機(jī)運(yùn)行期間，需在程度存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)建立一個(gè)數(shù)表，在數(shù)表內(nèi)依次存儲(chǔ)相應(yīng)的校驗(yàn)值。在串口讀入數(shù)據(jù)后，數(shù)表位置發(fā)生整體移動(dòng)，以便將新接收的數(shù)據(jù)與循環(huán)冗余生成表中的指針相互對(duì)照，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)部存在問題。待下位機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，循環(huán)冗余系統(tǒng)的校驗(yàn)工作流程結(jié)束。在數(shù)表內(nèi)會(huì)顯示循環(huán)冗余校驗(yàn)工作的成功與否，在校驗(yàn)工作失敗后，相關(guān)工作人員需要對(duì)下位機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新輸入與分析，確保校驗(yàn)流程有效。

2.3PC與單片機(jī)通信系統(tǒng)上位機(jī)校驗(yàn)

在數(shù)據(jù)系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信上位機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)工作人員也需注重上位機(jī)的循環(huán)冗余校驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)查表法，提升校驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性與有效性。在上位機(jī)中使用循環(huán)冗余校驗(yàn)法，可以依照下位機(jī)的流程[4]。在上位機(jī)校驗(yàn)結(jié)束后，注重對(duì)校驗(yàn)結(jié)果的細(xì)致分析與判斷，找尋出造成上位機(jī)校驗(yàn)不合格的問題與問題成因，對(duì)上位機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行流程等進(jìn)行不斷優(yōu)化與完善，確保所設(shè)計(jì)出的PC與單片機(jī)通信裝置能夠在保障數(shù)控系統(tǒng)平穩(wěn)通信過(guò)程中發(fā)揮出重要作用。

3、數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)串口通信設(shè)計(jì)

在數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)串口通信運(yùn)行過(guò)程中，需首先結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行特征與運(yùn)行需求，設(shè)計(jì)出一個(gè)科學(xué)有效的握手協(xié)議。在PC與單片機(jī)串口通信裝置啟動(dòng)后，下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送相關(guān)就緒信號(hào)，上位機(jī)處于等待狀態(tài);在上位機(jī)受到下位機(jī)準(zhǔn)備就緒的信號(hào)后，返回下位機(jī)進(jìn)行確認(rèn)，待下位機(jī)確認(rèn)回復(fù)，才可打開PC與單片機(jī)串口通信裝置，做出中斷上位機(jī)管理指令。在上位機(jī)沒有收到下位機(jī)發(fā)送的就緒信號(hào)時(shí)，不可向下位機(jī)發(fā)送任何數(shù)據(jù);下位機(jī)沒有受到確認(rèn)信號(hào)的情況下，則需一直向設(shè)備發(fā)送就緒信號(hào)。此時(shí)串口中斷沒有被打開，上位機(jī)的命令無(wú)法被響應(yīng)。

在PC與單片機(jī)串口通信被正常接通的情況下，上位機(jī)需依據(jù)此時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)，及時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)際情況，下位機(jī)針對(duì)接收到的數(shù)據(jù)判斷數(shù)控系統(tǒng)通信狀態(tài)以及需要觸發(fā)的事件。因PC與單片機(jī)串口通信中下位機(jī)主要受到上位機(jī)的控制，在PC與單片機(jī)初始化串口通信設(shè)備的同時(shí)，需不停發(fā)送下位機(jī)就緒狀態(tài)，確保得到上位機(jī)的回應(yīng)。在上位機(jī)返回就緒信號(hào)后，下位機(jī)才可打開串口通信裝置，進(jìn)入準(zhǔn)備運(yùn)行的狀態(tài)。

為確保所設(shè)計(jì)出的PC與單片機(jī)串口通信裝置的運(yùn)行質(zhì)量、效益與預(yù)期目標(biāo)相符，在設(shè)計(jì)完成之后，還需對(duì)串口通信裝置進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)串口通信裝置能否實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，運(yùn)行的穩(wěn)定性等。在串口通信測(cè)試中，主要經(jīng)歷主機(jī)串口測(cè)試、主、從機(jī)串口通信測(cè)試等流程。

4、總結(jié)

總而言之，在數(shù)控系統(tǒng)PC與單片機(jī)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需利用更加先進(jìn)的NC代碼串口通信模式，借助信道編碼理論，構(gòu)建高性能信道差別控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)PC與單片機(jī)串口穩(wěn)定通信，使得單片機(jī)數(shù)據(jù)源得到充分的數(shù)控插補(bǔ)，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率穩(wěn)步提升。

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（作者單位：河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司）