LabVIEW在模型车无线测控系统中的应用.pdf

第2 6 卷第6 期2 0 0 7 年1 2 月天津工业大学学报J O U R N A LO FT I A N J I NP o L Y T E C H N I CU N I V E R S I T YV 0 1 2 6N o 6D e c e m b e r2 0 0 r 7L a b V I E W 在模型车无线测控系统中的应用杨文铂尤一鸣(天津工业大学计算机技术与自动化学院，天津3 0 0 1 6 0)摘要：在L a b V 也W 8 1 平台上用G 语言搭建电动模型丰的无线监测与控制系统，井介绍了各主要部分的实现过程实践表明，该方法可充分利用已有的接口采用G 语言鳊程能够便捷可靠地实现电动模型车的无线测拉关t 词：L a b V I E W；电动模型车；无线测拉；C R C 一1 6 校验；3 D 仿真中围分类号：1 1 砣7 3 5文献标识码：A文章编号：1 6 7 1-0 2 4 X 2 0 0 7)0 6-0 0 4 2-0 3A p p l i c a t i o no fL a b V I E Wo nw i r e l e s sm o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mo fd y n a m o e l e c t r i cm o d e lc a rY A N GW e n b o，Y O UY i r u i n g(S c h o o lo fC o m p u t e rT e c h n i ca n dA u t o m a t i o n，T i a n j i nP o l y t e c h n i cU n i v e m i t y，T i 蚰j i n3 0 0 1 6 0，C h i n a)A b s t r a c t：Aw i r e l e s sm o n i t o r i n ga n dc o n t r o L l i n gs y s t e mo fe l e c t r i c a lm o d e lc&r 啪p r e s e n t e dw i t hGp r o g r a m m i n gl a n g u a g eb a s e d0 1 1L a b V I E W 8 1 T h ec o n s t r u c t i o np r o c e s s e so fg e n e r a lp a r t sa r ei n t r o d u c e di nd e t a i l T h ep r a c t i c es h o w st h a tt h i sm e t h o dc a nu t i l i z et h ee x i s t i n gs e r i a lp o r tr e s o u r c e sa n dt h eGp r o g r a m m i n gc a ne s t a b l i s ht h ew i r e l e s sm o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mo fd y n a m o e l e c t r i cm o d e lc a rc r e d i b l ya n dc o n v e n i e n t l y K e yw o r d s：L a b V I E W；d y n a m o e l e c t r i cm o d e lc a r；w i r e l e s sm o n i t o r i n ga n dc o n t r o L L i n g；C R C-1 6c h e c k；3 Dv i r t u a lr e a l i t y本文介绍了一种在L a b V l E W 8 1 平台上开发的集成了V I S A 串行通信、数据校验、3 D 仿真等技术的电动模型车无线测控系统。利用简便的G 语言和现成的接口实现了计算机与电动模型车的无线通信，可对其进行实时监控本系统主要用于实现汽车电子集成系统的演示和教学系统构成与控制程序设计1 1 测控系统要求及构成系统框架图如图1 所示上位机采用I n t e lP e n t i u m 4 兼容机。运行L a b V I E W 8 1 软件下位机采用飞思卡尔9 S 1 2D 9 1 2 8 作为电动车的主控芯片，接收上位机的控制命令，并将电动车运行状态(如速度、电枢电压等)以及车身部件(如电动座椅等)状态反馈给上位机上位机与下位机通过H A C U P 无线数传模块进行通信此模块将无线上位机无线传输图1 系统框架图F i g 1F r a m ec h a r to fs y s t e m通信协议的复杂性进行了封装，只提供对上位机或M C U 的串行通信接口，使用时按照R S 一2 3 2 协议进行通信即可1 2 通信和控制程序设计本系统采用V I S A 串行通信设计V I S A(v i r t u a li n s t r u m e n ts o f t w a r ea r c h i t e c t u r e)作为新一代程控仪器F O收稿日期：2 0 0 7-0 4-1 9作者简介：杨文铂(1 9 8 1 一)，男，硕士研究生；尤一鸣(1 9 4 5 一)，男。教授，导师E 一l i l：w e a l m s t d 1 2 6 c o r n嚣I互黯到卫潞丁翻翌鬻鬲嬲爿互嚣一伊块一盟 万方数据第6 期杨文铂，等：m V I E W 在模型车无线测控系统中的应用-4 3-规范。在接口无关性、平台独立性、可扩展性和功能上都有很大提高，适用于G P I B 设备、V X I 仪器或并串行设备，对于不同接口可以使用相同操作与仪器通信以下是L a b V I E W 中在V I S A 串行通信时所用到的主要节点：V I S AC o n f i g u r eS e r i a lP o r t 用于初始化串口；V I S AW r i t e 用于将命令写入设备，端口w r i t eb u f f e r用于输入命令；V I S AR e a d 用于从端口缓冲区读取数据；V I S AC l o s e 用于关闭打开的V I S A 资源R S 一2 3 2 串行通信方式收发的每个字符均由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位4 个部分组成其中的数据位低位在前，高位在后双方的通讯协议如下：起始位为逻辑“0”；数据位为8 位；奇偶校验位无；停止位为逻辑“l”；波特率为1 92 0 0b p s 在V I S A 中对串口进行如图2 所示的初始化设置【，一图2 用户串口设置F i g 2C o ms e t t i n g s上位机的键盘以及控件按钮产生控制命令以事件驱动方式实时通过串口发送给主控M C U 控制命令封装为一个命令帧其格式为：下位机接收完控制命令并进行C R C 校验后对其进行分拆，执行相应的控制动作下位机以定时方式向上位机发送电动车的运行状态信息。这些状态信息被封装为状态帧上位机通过查询的方式进行接收帧格式为：起始字符i 电机l 电池 电枢I 电枢i 车门 车灯f 座椅i 雨利 C R C l 6 f 结束(坎头)l 速度l 电量l 电压l 电流 状态 状态l 状态l 状态f 校验l 标志上位机接收后，进行C R C 校验，然后把其分拆为各个状态变量，存储并显示在波表等控件上，实时地显示出电动车的各项运行状态曲线2 在L a b V W 中实现C R C 一1 6 校验算法在系统上位机和下位机的无线通信中，为了保证控制命令和状态数据传输的准确性，引入数据传输差错检验是必要的校验方法有多种其中C R C 校验因检错能力强而被广泛采用本系统中选用了C R C 一1 6校验作为差错检验方法2 1C R C 校验原理在代数编码理论中，为了便于计算，把码组中各码元当作一个多项式的系数，即长为的码组(铂a la o)可表示成r(菇)=昧矿1+瓯蓼以+口+陬C R C校验正是利用码多项式的模2 运算，让被校验数据能为某一提前选定的生成多项式所除如果能除尽，表明代码正确；如果除不尽，表明代码错误在信息位后附加若干称为校验位的冗余位。可以保证由信息位和冗余位组成的码组能被生成多项式整除2 2C R C 编码原理设生成多项式G )为r 次，信息码多项式为舾)，编码步骤如下：用，乘M(x)，即在信息位后附加r 个0；用G(z)除矿M(髫)，得到商式Q(菇)和余式露)，印x M(x)G“，印)艘0)昭)；输出码多项式为Z )耐M(菇)+只)2 3L a b v I E W 中C R C 一1 6 校验码的生成C R C 一1 6 校验码的生成如图3 所示圈3C R C-1 6 校验码的生成F i g 3e R e-1 6g e n e r a t i o nC R C 算法的核心是如何实现除法运算如果使用直接除法算法的话，可以选一个宽度为r 位(生成多项式的次数)的变量，采用反馈的方法实现位(信息位 万方数据一4 4 一天津工业大学学报第2 6 卷宽度与校验位宽度之和)除法运算因为模2 运算恰好等价于异或运算，所以可用如下步骤求C R C 校验和：变量初值为0 此变量进行左移运算下一个信息位移入。最高位移出判断第步中移出的最高位，如果为1，则用此变量值与生成多项式的低r 位异或的结果对此变量重新赋值；否则，执行如果还有信息位(包括附加的r 个O)，则返回；否则结束本系统采用C R C C C I T r：算1 6 忆1 2 拟5+1 作为生成多项式。来生成C R C 一1 6 码在L a b V l E W 中笔者利用两个嵌套的循环和一个内层的判断实现了对一个十六进制数的模2 除法首先设置了一个U 1 6 变量A存储C R C 码的中间结果，初值为F F F F；用另一个U 1 6变量B 存储C R C 生成多项式然后把A 变量与8 一b i t的数据进行异或：之后对A 变量值从高到低进行移位，在最高位(M S B)的位置补零，在内层结构中判断A的最低位(L S B，移位后已经被移出C R C 寄存器)；如果为l。则把A 变量值与预定义的C R C 一1 6 生成多项式码B 进行异或；否则如果L S B 为零，则无需进行异或在内循环中由高到低重复移位8 次第一个8-b i t数据处理完毕。用此时A 变量的值与下一个8 _ b i t 数据异或并进行如前一个数据似的8 次移位所有的字符处理完成后变量值A 即为最终的C R C 一1 6 码值待发数据和其C R C 码值最终经C o n c a t e n a t eS t r i n g s 函数组合后发送出去在接收端。按相同的步骤求接收数据的C R C 余项，若其值为O，则说明传输正确，否则丢弃3L a b V I E W3 D 仿真界面的设计3 D 仿真的引入使得对电动车的监控更加直观和逼真，增强了人机界面的交互性。并且只需传输少数几个节点信息即可获知车身组件状态在h b V I E W中使用3 D 模型有两种方法：利用L a b V l E W 自带的3 D 作图语句绘制一些几何形体，如长方体、圆柱体等，这种方法功能有限。难以满足复杂形体建模的需要；利用加载函数从文件中导入3 D 模型L a b V I E W 8 1支持3 种格式的3 D 文件导入，分别是V R M L、S T L、黜在本系统中导入了A S E 格式的3 D 模型A S E 是一种三维场景输出数据文件格式，是最常用的一种三角网格模型表现形式，可以构成任意复杂的曲面轮廓A S E 模型的构建可以用3 DM A X 等软件实现笔者采用了分别构造各活动部件、添加运动节点约束、最终构建成一个完整运动模型的方法这种方法的优点是建模比较简单。各部分组件的运动约束实现起来也比较容易对于较复杂的3 D 仿真问题，笔者构造了3 层v i。最上层V i 实现3 D 模型的显示；中层V i 实现对3 D模型的运动控制；最底层V i 实现模型部件的加载和部件运动节点约束关系的构建这样就将整个任务的复杂性有效分解，加快了开发的过程以座椅为例，在系统运行过程中，座椅的几个节点信息经过设定的时间间隔传送到上位机，经过解算后赋值给座椅的几个约束节点。对应节点做出相应的变换和旋转动作，最终通过顶层V i 实现了座椅信息的动态显示如图4 所示图4 座椅仿真界面F i g 4V i r t u a lr e a U t yi n t e r f a c eo fs e a t4 结束语实践证明，L a b V I E W 编程快捷方便，功能强大、成本低廉。是一种很好的监控系统解决方案经实际运行测试，该系统工作稳定、响应及时、传输数据误码率小于0 0 0 1，对电动模型车的控制平稳、可靠，反馈车身状态直观、实时，从而为电动模型车的测控系统提供了一个良好的工作平台参考文献：【1】N a t i o n a lI n s t r u m e n t sC o r p o r a t i o n S e d a l。G P I B，a n dV X IC o m m u n i c a t i o nw i t hM e a s u r e m e n tS t u d i oV I S A 嗍。T e x a s：N a t i o n a lI n s t r u m e n t sC o r p o r a t i o n 2 0 0 7【2】陈嘉辉，杨海青基于L a b V I E W 的汽油机E C U 数据流监测系统叨仪表技术，2 0 0 5，(6)：4 3 州【3】侯国平。王坤，叶齐鑫。等L a b V I E W 7 1 编程与虚拟仪器设计【M 1 北京：清华大学出版社，2 0 0 5【4 1N a t i o n a lI n s t r u m e n t sC o r p o r a t i o n C r e a t eA d v a n c e dU s e rI n-t e d a c e sw i t l lO p e n G LB a s e d3 DV i s u a l i z a t i o n 1 哪T e x a s：N a-t i o n a lI n s t r u m e n t sC o r p o r a t i o n 2 0 0 7 万方数据LabVIEW在模型车无线测控系统中的应用LabVIEW在模型车无线测控系统中的应用作者：杨文铂，尤一鸣，YANG Wen-bo，YOU Yi-ming作者单位：天津工业大学计算机技术与自动化学院,天津,300160刊名：天津工业大学学报英文刊名：JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITY年，卷(期)：2007，26(6)被引用次数：0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.National Instruments Corporation Serial,GPIB,and VXI Communication with Measuremem Studio VISA20072.陈嘉辉.杨海青 基于LabVIEW的汽油机ECU数据流监测系统期刊论文-仪表技术 2005(06)3.侯国平.王坤.叶齐鑫 LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计 20054.National Instruments Corporation Create Advanced User Interraces with OpenGL Based 3DVisualization 2007 相似文献(1条)相似文献(1条)1.期刊论文 杨文铂.尤一鸣 基于LabVIEW的电动模型车无线测控系统的实现-工业控制计算机2007,(8)介绍了在LabVIEW8.1平台上用G语言搭建的电动模型车的无线监测与控制系统,并详细介绍了各主要部分的实现过程,阐明了这种方法可靠性与实用性强的特点.通过该方法可以充分利用已有的接口,易用的G语编程便捷可靠地实现电动模型车的无线测控.本文链接：http:/