激光加工機(jī)器人通信協(xié)議設(shè)計(jì)

4.1 下位機(jī)通信任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

在實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)中，一項(xiàng)工作的完成往往需要通過(guò)多個(gè)任務(wù)(中斷)共同完成的。這需要各任務(wù)及中斷協(xié)調(diào)動(dòng)作，相互配合，甚至進(jìn)行通信。VRTXsa提供了郵箱(mailbox),隊(duì)列(queue)、事件標(biāo)志(event flag)、信號(hào)量(semaphore)互斥體(mutexes) 5種通信機(jī)制。在下位機(jī)通信系統(tǒng)中，通信工作由串口2中斷、時(shí)鐘中斷、監(jiān)控任務(wù)、顯示任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)等共同協(xié)調(diào)完成的。如圖2所示。

機(jī)器人收到上位機(jī)的指令后，串口2中斷發(fā)生，它的中斷服務(wù)程序啟動(dòng)。它將設(shè)置中斷同步標(biāo)志，觸發(fā)串口2任務(wù)程序。串口2任務(wù)將處理接收到的上位機(jī)數(shù)據(jù)，將解釋指令放入命令隊(duì)列中，并設(shè)置相關(guān)標(biāo)志。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)(16ms)，所有任務(wù)執(zhí)行一遍，它們根據(jù)相關(guān)標(biāo)志，完成相應(yīng)的工作，如讀取命令隊(duì)列，執(zhí)行命令，給上位機(jī)返回應(yīng)答。

　　串口2任務(wù)程序如下:
void far com2_ task(void)
{刀初始化
刀裝載串口2中斷
sys_ load vrtx_ isr(Ox34,com- isr);
刀允許串口2中斷
n8259_ inerrupt enable(4);
while(true)
刀等待串口2中斷
ev_group=sc_ fpend(group_ id,0,4,0,erro);
刀中斷到來(lái)，清中斷同步標(biāo)志
ev_group=sc_ fclear(gruop_ id,4,err);
read_ CommData();//處理并讀取數(shù)據(jù)
刀處理各種指令，并設(shè)置各相關(guān)標(biāo)志
process_ Comm (BYTE *Buff,BYTE *cPtr);

　　4.2 上位機(jī)通信控件的實(shí)現(xiàn)

為了便于用戶使用，把上位機(jī)的通信功能封裝到ActiveX控件中。選擇VC++6進(jìn)行通信控件的開(kāi)發(fā)，串口操作使用API函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？丶胁捎昧硕嗑€程技術(shù)。為監(jiān)控串口任務(wù)創(chuàng)建了一個(gè)工作線程，以免它堵塞主線程，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)性。通信控件采用了異步v0方式，以提高發(fā)送、接收和處理數(shù)據(jù)的效率。異步v0操作建立后會(huì)立即返回，即使操作還未完成。這樣把費(fèi)時(shí)的v0操作放在后臺(tái)進(jìn)行，線程就可以干別的事情，極大地提高了程序的運(yùn)行效率。在串口通信中，有
幾種讀取串口數(shù)據(jù)的方式，其中事件驅(qū)動(dòng)是最有效率的方式。在監(jiān)視串口的輔助線程中，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)串口是，串口事件觸發(fā)，控件開(kāi)始讀取串口輸入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有數(shù)據(jù)到達(dá)，那么使用WaitForMultipleObjects 0'數(shù)堵塞監(jiān)測(cè)線程，把資源讓給其它線程。在使用線程堵塞技術(shù)之后，監(jiān)視串口線程占用的系統(tǒng)資源大大減少，同時(shí)提高了指令的發(fā)送效率。串口讀寫和監(jiān)控是通信的最主要部分，采用了異步v0操作，使得程序復(fù)雜化。異步v0操作分兩部分:一是創(chuàng)建該v0操作，然后返回;二是探測(cè)操作的完成。下面是讀串口的部分程序清單:

void CCommCtrl::ReadChar(COMSTAT comstat)
{
while (comstat.cbInQue>0)f
C1earCommERROR(mJWomm,dwError,comstat);
if(!ReadFile(hcomm,RXBuf,l,dwRead,m_ ov))
f //ReadFile返回FALSE,判斷是出錯(cuò)還是沒(méi)完成
if(GetLastError()==ERROR IO_PENDING) f
//沒(méi)完成，需要等待
if(!GetOverlappedResult(hComm,m- ov,
dwRead,TRUE)) //等待讀操作完成
{…}刀完成讀操作，但出錯(cuò)
else //正確完成讀操作
{…}//處理接收的字符
else(…}/贖操作出錯(cuò)
else //讀操作在函數(shù)返回前已經(jīng)完成
{…}刀處理接收的字符
}
return; //沒(méi)有字符了，返回
}
寫串口程序和讀串口類似。監(jiān)視線程的部分代碼如下:
DINT CommWatch(LPVOID pParam)
{刀清緩存
PurgeComm(hcom,PURGE_ RXCLEAR I PURGE一XCLEAR I
PURGE_ RXABORTIPURGE一XABORT);
for(;;) f
bResult2=WaitCommEvent(hcom,dwEvtMask,m一 ov);
刀等待串口事件的發(fā)生
if(!bResult2)[//事件WaitCommEvent返回假
switch (dw=GetLastError(川
case ERROR-10-PENDING://異步I/O操作(WaitCommEvent)/
/進(jìn)行中，正常情況
{break;}
default:[ // I/O操作出現(xiàn)錯(cuò)誤
ProcESSErrorMessage(WaitCommEvent());
break;}}}
else{//事件WaitCommEven嶇回真，操作完成
bResult2=C1earCommError(hcom,dw, commstat);
if (commstat.cbInQue==0)
continue;}
刀堵塞線程，等待事件組發(fā)生。事件組包括:關(guān)閉線程事件、
刀讀事件、寫事件
Event=WaitForMultipleObjects(3, m- hEventArray, FALSE,
INFINITE);
switch (Event){//判斷是哪個(gè)事件發(fā)生
case 0:f//關(guān)閉事件
mJbThreadAlive= FALSE;
AfxEndThread(100);//關(guān)閉線程
break;)
case 1:f//字符到達(dá)，讀字符
bRead=TRUE;
bResult=TRUE;
GetCommMask(hcom, CommEvent);
if(CommEventEV_ RXCHAR)(
刀通知控件句柄讀取字符
::SendMessage(CommWnd,WM_ COMM_ READ,0,0);)
break;)

case 2:{//寫事件
//通知控件句柄寫串口
::SendMessage(CommWnd,WM_ COMM_ WRITE,0,0);)}}
刀主循環(huán)結(jié)束
return 0;}

　　5 結(jié)束語(yǔ)

我們根據(jù)激光加工機(jī)器人通信的特點(diǎn)，制定了相應(yīng)的通信協(xié)議，同時(shí)采用了多種有效的編程方法，以達(dá)到安全、高效、實(shí)用的目的。經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試以及I年多工業(yè)運(yùn)用表明，該通信協(xié)議及通信系統(tǒng)取得了很好的效果，完全達(dá)到了工業(yè)機(jī)器人通信的要求。