基于無線通信技術(shù)的新型數(shù)控系統(tǒng)

　　1.2 數(shù)控PDA 的軟件結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)前用于掌上電腦上的嵌入式操作系統(tǒng)有很多, 較典型的有Windows CE、Pocket OS、Palm OS、Hopen、嵌入式Linux 等。Windows CE.NET 作為目前掌上電腦的是一個(gè)基于Win32應(yīng)用程序編程接口（API）的操作系統(tǒng)。我們采用Windows CE.NET 和Visual Studio.Net分別作為數(shù)控PDA的操作系統(tǒng)平臺和應(yīng)用程序開發(fā)平臺。整個(gè)軟件系統(tǒng)按功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分為3 個(gè)層次，分別是人機(jī)界面和系統(tǒng)管理層、數(shù)據(jù)組織與管理層、與上級服務(wù)器及下級嵌入式機(jī)床控制器進(jìn)行通信的通信層。通信層包括了通信鏈路的建立、數(shù)據(jù)鏈路通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)、表示層的具體實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫管理完成數(shù)據(jù)的建立、排序、檢索與維護(hù)，實(shí)現(xiàn)真正的移動(dòng)傳輸。系統(tǒng)的控制管理層是整個(gè)軟件系統(tǒng)的核心，對于數(shù)控 PDA 來說，其功能和智能化程度的區(qū)別都反映在這一層上，系統(tǒng)功能的增減也均在這一層進(jìn)行，包括程序的編譯解釋、調(diào)整、自動(dòng)、診斷、參數(shù)設(shè)置、仿真等與用戶操作有關(guān)的功能子模塊。

　　各功能模塊通過無線通信程序與底層進(jìn)行信息交換。其軟件功能模塊結(jié)構(gòu)如圖3 所示。通信層采用串口，USB 和無線通信口3 種通信方式。串口通信方式采用RS232串行總線技術(shù)，全雙工，傳送波特率為57600bps;USB 通信方式采用USB2.0 高速通用串行總線，傳送速率可高達(dá)480Mbps;無線通信方式遵循IEEE802.11 通信協(xié)議，支持最高傳輸速率為54Mbps。整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件具有控制、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。

　　2.新型數(shù)控中無線通信技術(shù)

　　2.1 802.11通信機(jī)制

　　目前常用的掌上電腦的無線聯(lián)網(wǎng)方式有GPRS， IEEE802.11（Wi-Fi），藍(lán)牙技術(shù)、家庭網(wǎng)絡(luò)HOMERF 等。這些方式各有優(yōu)劣。IEEE802.11 是1999 年最新版本的無線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)。與藍(lán)牙協(xié)議和家庭網(wǎng)絡(luò)的HOME RF 標(biāo)準(zhǔn)相比IEEE802.11 協(xié)議具有傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，是無線通信技術(shù)發(fā)展的主流。和其他IEEE802.x 標(biāo)準(zhǔn)一樣，802.11 標(biāo)準(zhǔn)著重定義了物理層（PHY）和介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。IEEE802.11 的MAC 層提供對無線共享介質(zhì)的訪問控制。除此之外，還提供支持無線傳輸和站點(diǎn)移動(dòng)所必須的網(wǎng)絡(luò)連接、認(rèn)證、保密和電源管理等功能。近年來，802.11標(biāo)準(zhǔn)又?jǐn)U展出802.11b、802.11a、802.11g等系列，這些擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)采用的是不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)，使通信速率提高到11Mbit/s、22Mbit/s至54 Mbit/s，但它們對MAC層協(xié)議沒有重大改變。