ARM數(shù)控系統(tǒng)高速處理串口數(shù)據(jù)的研究

　　現(xiàn)代數(shù)控加工都是先采用CAD/CAM軟件畫出零件的加工草圖，然后根據(jù)草圖做適當(dāng)?shù)膶傩栽O(shè)置，生成G 代碼，生成G 代碼之后通過某種方式將G 代碼傳送給數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行解釋轉(zhuǎn)化成實(shí)際的軸運(yùn)動。但是由于實(shí)際生成的G 代碼數(shù)據(jù)量相對于ARM 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)存儲資源而言很大，不可能將G代碼全部傳給ARM數(shù)控系統(tǒng)存儲起來之后再一條一條來解釋、加工，因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中應(yīng)該有一個(gè)流量控制的問題。雖然PC 機(jī)G 代碼到ARM 數(shù)控系統(tǒng)代碼傳送方式很多，但ARM 的串口相對而言，操作方便，因此本設(shè)計(jì)采用串口來傳送數(shù)據(jù)。雖然串口方便操作，但是在數(shù)據(jù)傳送過程中也存在一些問題，比如說，PC 機(jī)向ARM傳送9 個(gè)數(shù)據(jù)，卻只收到8 個(gè)，如果數(shù)據(jù)傳送的很大，就會丟失的更多，并且如果數(shù)據(jù)量大，就需要傳送的波特率大，但是波特率大不僅會使數(shù)據(jù)產(chǎn)生遺漏，而且會使傳送過來的G 代碼得不到數(shù)控系統(tǒng)的及時(shí)處理，如果波特率太低，傳送的時(shí)間肯定會很長，降低了加工效率。

　　出現(xiàn)這么多問題是什么原因呢，經(jīng)過分析,提出一種方法，能夠保證數(shù)據(jù)正確的情況下提高數(shù)據(jù)傳輸速度和數(shù)控系統(tǒng)代碼處理能力。以 LPC 系列為主的32 位ARM 控制器具有速度快，容量大，性能穩(wěn)定，在線調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，ARM 作為智能控制器應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣闊的前景。ARM 在工控領(lǐng)域的應(yīng)用中，與上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理是經(jīng)常需要解決的問題。

二、ARM 串口初始化設(shè)置及中斷服務(wù)程序

　　LPC2292 處理器有兩個(gè)串口，每個(gè)串口有16 字節(jié)接收FIFO 和16 字節(jié)發(fā)送FIFO，寄存器位置符合I6C550 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，接收器FIFO 觸發(fā)點(diǎn)可以設(shè)置成為1、4、8、14 字節(jié)觸發(fā)，內(nèi)置波特率發(fā)生器。有四種中斷：數(shù)據(jù)可用中斷，字符接受超時(shí)中斷，THRE 中斷，Rx 線狀態(tài)中斷。串口在進(jìn)行數(shù)據(jù)接受的時(shí)候，設(shè)計(jì)了一個(gè)緩沖隊(duì)列用來存儲接收到的數(shù)據(jù)。

　　(1)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　其中QUEUE_DATA_TYPE 代表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型，每當(dāng)有數(shù)據(jù)從串口傳入ARM的時(shí)候，通過In 指針使數(shù)據(jù)入隊(duì)列，有數(shù)據(jù)需要處理的時(shí)候，利用Out 指針來出隊(duì)列，至于隊(duì)列大小，要根據(jù)波特率的大小、串口中斷頻率等因素決定。還需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù) uint8 QueueWrite(void *Buf, QUEUE_DATA_TYPE Data)，和uint8QueueReadQUEUE_DATA_TYPE *Ret, void *Buf)，主要是用來往數(shù)據(jù)隊(duì)列里寫數(shù)據(jù)和從數(shù)據(jù)隊(duì)列里取數(shù)據(jù)，采用的是先進(jìn)先出(FIFO)的方式.

　　(2)串口初始化程序：

　　U0IER = 0x05; /* 允許接收和發(fā)送中斷 */

　　}

　　(3)中斷服務(wù)程序

　　中斷處理函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)

　　1.數(shù)據(jù)可用中斷處理

　　For(i=0;i<8;i++) //因?yàn)榇诔跏蓟? 字節(jié)中斷

　　{QueueWrite (Buf,UARBR); }

　　2.數(shù)據(jù)超時(shí)中斷處理：

　　While(1)

　　{

　　If (UALSR&0x00000001= =1)

　　{QueueWrite (Buf,UARBR);}

　　Else Break;

　　}

　　3.理論上可以屏蔽THRE 中斷，但是同樣也可以處理中斷，處理方法是往FIFO 中填充數(shù)據(jù)

　　For(i=0;i<16;i++)

　　{

　　QUEUE_DATA_TYPE data;

　　QueueRead(&data, Buf)

　　U0THR = data;

　　}

　　4.同樣線中斷也可以屏蔽，當(dāng)然也可以處理，處理的方法只需要讀U0TSR 寄存器Data=U0TSR;

　　中斷服務(wù)程序中處理了超時(shí)中斷，因此設(shè)置串口中斷觸發(fā)字節(jié)可以設(shè)置的大些，這樣可以保證數(shù)據(jù)不會丟失，同時(shí)減少系統(tǒng)中斷次數(shù)，減小系統(tǒng)負(fù)荷，提高處理器的處理速度。

三、上位機(jī)軟件和ARM 串口數(shù)據(jù)傳送軟件設(shè)計(jì)

　　ARM 系統(tǒng)中開辟了一個(gè)串口數(shù)據(jù)接收隊(duì)列緩存區(qū)，因此就要求上位機(jī)串口發(fā)送軟件能夠配合ARM 處理能力對數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行流量控制。

　　程序中NUM 表示文件的總字符數(shù)，在開始傳送代碼數(shù)據(jù)的時(shí)候作為開始發(fā)送文件的一個(gè)信號傳送給ARM，同時(shí)作為文件傳送結(jié)束判斷依據(jù)。SUM 表示代碼已經(jīng)傳送的字符數(shù)。其初始化值為0。

四、結(jié)論

　　串口設(shè)置為：波特率 115200,8位數(shù)據(jù)位，1為停止位，無奇偶校驗(yàn)，無流控制。通過串口調(diào)試助手，選擇發(fā)送文件，發(fā)送PC機(jī)上CAM軟件CAXA 制造工程師生成的加工文件(大小182K)。通過串口發(fā)送給ARM 數(shù)控系統(tǒng)處理，系統(tǒng)能夠很好的保證ARM 數(shù)控系統(tǒng)正確處理G 代碼的情況下，高速傳送G 代碼數(shù)據(jù)。

　　測試表明：數(shù)控系統(tǒng)的大量G 代碼可以很好的完成加工，并且已經(jīng)應(yīng)用到了數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，實(shí)踐檢驗(yàn)該方法可以提高數(shù)控系統(tǒng)的加工效率。