小型磁偏轉質(zhì)譜計上位機軟件的設計與實(shí)現
在小型磁偏轉質(zhì)譜計的調試過(guò)程中，需要由質(zhì)譜計上位機軟件向下位機發(fā)送間接指令并實(shí)現掃描控制和對離子流的采集、處理、存儲和分析�；诖�，本文采用面向對象的程序設計方法，在VC++ 6. 0 環(huán)境下對質(zhì)譜計的上機位機軟件進(jìn)行設計與實(shí)現。質(zhì)譜計上位機軟件通過(guò)CAN(Controller Area Network) 總線(xiàn)與質(zhì)譜計下位機進(jìn)行通信，實(shí)現對下位機的控制和數據處理。利用質(zhì)譜計上位機軟件可以替代大量冗雜的人工處理數據的工作，而且可以數據實(shí)時(shí)采集存儲，可以進(jìn)行隨時(shí)再現、分析、從中獲得有用的數據，避免數據的丟失。調試結果表明，質(zhì)譜計上位機軟件設計正確，具有很強的工程實(shí)用性。
1、引言
小型磁偏轉質(zhì)譜計主要用于移動(dòng)設備上或航天器上進(jìn)行氣體成分的定量分析。質(zhì)譜計主要由物理部分，電控單元( 下位機) ，高壓電源和質(zhì)譜計上位機軟件等組成[1]。質(zhì)譜計上位機軟件通過(guò)CAN 總線(xiàn)[2]對質(zhì)譜計的電控單元進(jìn)行掃描控制，同時(shí)對數據信號進(jìn)行采集、分析、處理和保存。質(zhì)譜計下位機采用TI 公司生產(chǎn)的32 位浮點(diǎn)型高性能的DSP 數字信號處理芯片作為主控芯片，與上位機軟件通訊[3]采用雙通道CAN 總線(xiàn)，完成啟動(dòng)指令、質(zhì)譜計試驗數據和狀態(tài)數據輪詢(xún)指令的接收以及試驗數據和狀態(tài)數據輸出等功能。質(zhì)譜計數據采集原理如圖1 所示。
2、小型磁偏轉質(zhì)譜計上位機軟件的設計
2.1、質(zhì)譜計上位機軟件系統架構與工作流程
上位機軟件開(kāi)始運行后，首先進(jìn)行初始化設置。包括CAN 總線(xiàn)協(xié)議幀格式設置、波特率設置、CAN 報文濾波設置以及工作模式設置等。
圖1 質(zhì)譜計數據采集原理框圖
在初始化設置完成后，上位機等待操作人員發(fā)送開(kāi)機指令。下位機接收到上位機發(fā)送的間接指令，按照預先設置的流程開(kāi)始工作。包括創(chuàng )建保存數據的文本文檔、執行2 秒一次的狀態(tài)數據輪詢(xún)以及1 秒一次的試驗數據輪詢(xún)、將輪詢(xún)到的原始數據保存到文本文檔中。在程序運行到預設的時(shí)間后自動(dòng)退出主線(xiàn)程，等待操作人員發(fā)送關(guān)機指令。
上位機軟件中集成了對原始數據處理模塊。通過(guò)文件對話(huà)框打開(kāi)上位機采集的數據，采用約定的數據格式對數據進(jìn)行解析，獲得狀態(tài)數據和試驗數據并保存到相應的文本文檔中。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)公布質(zhì)譜計上位機軟件工作流程圖，如圖2 所示。
圖2 質(zhì)譜計上位機軟件工作流程圖
2.2、質(zhì)譜計上位機與下位機通信協(xié)議
小型磁偏轉質(zhì)譜計上位機與下位機通信采用標準CAN 總線(xiàn)。下位機控制器為SJA1000，接口芯片為PCA82C250。上位機通過(guò)周立功USBCAN - II 接口卡與下位機通信。周立功CAN接口卡有針對于VC + + 編程環(huán)境的DLL( 動(dòng)態(tài)鏈接庫) ，在上位機軟件實(shí)現過(guò)程中直接調用DLL 的函數可以縮短軟件的研制周期。CAN 總線(xiàn)物理層協(xié)議和邏輯鏈路層協(xié)議符合CAN 技術(shù)規范2. 0A 要求。應用層協(xié)議設計過(guò)程中考慮格式的檢測、容錯能力，以保證系統安全可靠，一個(gè)通信節點(diǎn)的時(shí)效不影響其他通信節點(diǎn)的通信。上位機軟件中初始化CAN 接口卡與安全關(guān)閉CAN 接口卡的流程圖如圖3 所示。
圖3 初始化與安全關(guān)閉CAN 接口卡流程圖
