CN105116793A - 一种可重构控制面板的采集系统及采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可重构控制面板的采集系统及采集方法，包括指令输入装置、指令采集装置、网络及上位机，可重构控制面板信息的采集方法包括按照控制需求对控制面板上的各个按键的定义进行修改，同时，在上位机中对控制协议进行修改使其与按键定义相适配；按照系统的控制需求，操做按键及单杆；FPGA对按键信息进行采集并依次编码并输出中断信号；4)ARM处理器在中断中完成单杆和按键的采集及点灯；上位机接收到数据后，将指令发送到伺服执行机构，由执行机构实现设备的最终控制等步骤。本发明对于不同的设备，不需要修改任何硬件和系统内部的软件，只需要上位机根据按键面板的定义，重新编写软件即可。

Description

一种可重构控制面板的采集系统及采集方法
技术领域
本发明涉及一种带有控制面板的采集系统及采集方法。
背景技术
在实际的控制过程中，往往需要人为的介入才能完成对整个设备的控制，例如在光测设备中，需要对光学镜头进行调校、调光、变倍等控制，并且需要对设备进行方位或俯仰的控制，以满足对目标进行跟踪并清楚成像的要求。
发明内容
本发明提供一种可重构的控制面板的采集系统及采集方法，能够将人的行为转换为控制指令，通过修改面板上的各个按键的定义，可实现对各种设备控制命令的采集；该装置通过网络与控制连接，实现设备的远程控制。
本发明的技术解决方案如下：
一种可重构控制面板信息的采集系统，其特殊之处在于：包括指令输入装置、指令采集装置、网络及上位机，
所述指令输入装置包括单杆及多个按键单元，每个按键单元包含多个按键；
所述指令采集装置包括FPGA、ARM处理器及AD，
所述FPGA包括多组并行输入接口和一个输出接口，所述多个按键单元与多组并行输入接口一一对应连接，每个按键单元中的一个按键与并行接口中的一个接口对应连接，所述FPGA的输出接口与ARM处理器的输入接口并行总线连接，
所述单杆通过AD与ARM处理器的另一输入接口连接，所述ARM处理器的输出接口通过网络与上位机连接，将采集到的按键信息及单杆信息发送到上位机。
上述采集系统还包括与多个按键单元中每个按键一一对应的LED灯，所述LED灯用于指示该按键的信息是否被采集。
一种可重构控制面板信息的采集方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1)按照控制需求对控制面板上的各个按键的定义进行修改，同时，在上位机中对控制协议进行修改使其与按键定义相适配；
2)按照系统的控制需求，操做按键及单杆；
3)FPGA对按键信息进行采集并依次编码并输出GPIO中断信号给ARM处理器；
4)单杆供电后输出3路模拟信号，分别代表X、Y、Z三个方向的偏移量，ARM处理器内部集成AD，单杆输出的模拟信号经调理后输入到ARM处理器的AD输入管脚，ARM处理器进行AD采样；
5)ARM处理器在中断中完成单杆和按键的采集，中断退出前做网络发送标记，表示按键信息采集完成，检查该标记，当该标记为有效时，将数据发送到网络端口；
6)上位机接收到数据后，对数据进行解码，将指令发送到伺服执行机构，由执行机构实现设备的最终控制。
上述采集方法还包括点亮LED的步骤，具体为：
上位机接收到数据后，按照控制协议下发点灯命令，指令采集装置接收到命令后，点亮对应的LED灯，显示按键指令被正确接收。
上述ARM处理器按照100HZ的频率将采集到的数据上传到上位机。
本发明与现有技术相比，优点是：
本发明通过对按键单元面板上按键信息的重定义可实现按键系统的可重构，而按键系统的重构不需要对整个系统的硬件和软件做任何修改，指令采集装置使用FPGA对各个按键信号进行采集，将采集的信号编码后由ARM处理器读出，通过网络发送到控制单元，具有以下的优点：
1.1)便携并且可实现设备的远程控制，例如有些设备现场会对人员安全造成威胁，所以就需要设备的远程控制；
1.2)方便，对于不同的设备，不需要修改任何硬件和系统内部的软件，只需要上位机根据按键面板的定义，重新编写软件即可；
1.3)可靠，系统采用嵌入式实现整个系统的功能，相对于传统光测设备中的按键采集系统，具有可靠性高的优点。
附图说明
图1为控制面板示意图；
图2为可重构控制面板的控制系统的结构图；
图3按键单元原理图；
图4指令采集装置结构图；
图5为指令采集装置中ARM处理器的软件流程图。
具体实施方式
本系统只涉及按键的采集，将人的行为转换为电信号，通过网络发送到执行机构，由此实现对设备的远程控制。
以下举一实例对本发明进行详细说明。
在实际的项目中需要对转台及转台上的3个镜头进行控制，实现对目标的跟踪。转台需要进行俯仰和方位的控制，三个镜头分别是中波镜头，长波镜头和可见光镜头，图1为各按键的定义，其中中波和长波需要对镜头进行调焦控制，高速镜头需要调焦和调光的控制，并且在每个模式下都有自动和手动的模式。在实际的工作过程中需要根据目标的特性选择适当的伺服模式，所以需要对单杆、中波、长波等按键进行采集。在实际的使用中将按键定义使用打印后贴到按键单元上。
图2所示为本实例的可重构控制面板信息的采集系统的结构图，该采集系统包括2个控制面板，2个按键单元，一个按键采集系统，单杆，网络及上位机，图1为该控制系统所对应的控制面板的示意图，
从图2中可以看出，整个系统包含4个按键单元，每个按键单元包含12个按键，其中包含4个自锁按键，8个非自锁按键，因此整个系统可实现48个按键采集，根据实际使用情况可选择按键单元的数量。
如图1，该系统中使用了24个按键，只使用了入口1和入口2。每个按键单元包括4个自锁按键，8个非自锁按键，在自锁按键按下时锁定为自动状态，未被按下时锁定为手动状态，按键单元可对各个按键进行重新定义，具体按键定义在系统发送数据的协议中体现。每个按键都具备点灯功能，在按键按下后当被正确采集后，按键单元面板的指示灯点亮。
图3为指令采集装置结构示意图，图中只给出了单路按键采集的示意图，按键信息经过ALVC164245将5V电平转换为3.3V，FPGA采集电平判断按键是否按下，将所有的按键采集结果按照从高到低的顺序进行编码，FPGA给ARM处理器100HZ的中断信号，在中断中ARM处理器读取FPGA编码后的信息，读取完成后通过网络发送到计算机或其他控制单元。指令采集装置中还包括一个单杆采集，能够实现设备的XYZ三个自由度的控制。两个分系统的信号传输通过FFSD-13-D-12.00-01-N成品线连接，板级接插件选择tfm-113-03-l-d-ra。采集分系统为按键单元提供+5V直流电源。
对于不同的使用，只需要对下面的按键定义重新定义后打印，就可实现采集系统的重构，例如在图1中，为左右为相同的两个按键单元，对其赋予不同的按键定义，实现不同的功能。
可重构控制面板信息的采集方法如下：
1)按照控制需求对控制面板上的各个按键的定义进行修改，同时，在上位机中对控制协议进行修改使其与按键定义相适配；
2)按照系统的控制需求，操做按键及单杆；
3)FPGA对按键信息进行采集并依次编码并输出100HZ作为ARM处理器GIPO中断信号；
4)单杆供电后输出3路模拟信号，分别代表X、Y、Z三个方向的偏移量，ARM处理器内部集成AD，单杆输出的模拟信号经调理后输入到ARM处理器的AD输入管脚，ARM处理器进行AD采样；
5)如图5所示，ARM处理器在中断中完成单杆和按键的采集及点灯，中断退出前做网络发送标记，表示按键信息采集完成，检查该标记，当该标记为有效时，将数据发送到网络端口；
6)上位机接收到数据后，对数据进行解码，将指令发送到伺服执行机构，由执行机构实现设备的最终控制。
本发明只申请按键采集装置，只是进行按键的采集功能，采集到指令后发送到远程的上位机，由整个系统的其余部分实现设备控制，本发明不具备直接的设备的控制功能。

Claims (5)

1.一种可重构控制面板信息的采集系统，其特征在于：包括指令输入装置、指令采集装置、网络及上位机，
所述指令输入装置包括单杆及多个按键单元，每个按键单元包含多个按键；
所述指令采集装置包括FPGA、ARM处理器及AD，
所述FPGA包括多组并行输入接口和一个输出接口，所述多个按键单元与多组并行输入接口一一对应连接，每个按键单元中的一个按键与并行接口中的一个接口对应连接，所述FPGA的输出接口与ARM处理器的输入接口并行总线连接，
所述单杆通过AD与ARM处理器的另一输入接口连接，所述ARM处理器的输出接口通过网络与上位机连接，将采集到的按键信息及单杆信息发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的可重构控制面板信息的采集系统，其特征在于：所述采集系统还包括与多个按键单元中每个按键一一对应的LED灯，所述LED灯用于指示该按键的信息是否被采集。
3.一种可重构控制面板信息的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按照控制需求对控制面板上的各个按键的定义进行修改，同时，在上位机中对控制协议进行修改使其与按键定义相适配；
2)按照系统的控制需求，操做按键及单杆；
3)FPGA对按键信息进行采集并依次编码并输出GPIO中断信号给ARM处理器；
4)单杆供电后输出3路模拟信号，分别代表X、Y、Z三个方向的偏移量，ARM处理器内部集成AD，单杆输出的模拟信号经调理后输入到ARM处理器的AD输入管脚，ARM处理器进行AD采样；
5)ARM处理器在中断中完成单杆和按键的采集，中断退出前做网络发送标记，表示按键信息采集完成，检查该标记，当该标记为有效时，将数据发送到网络端口；
6)上位机接收到数据后，对数据进行解码，将指令发送到伺服执行机构，由执行机构实现设备的最终控制。
4.根据权利要求3所述的可重构控制面板信息的采集方法，其特征在于：采集方法还包括点亮LED的步骤，具体为：
上位机接收到数据后，按照控制协议下发点灯命令，指令采集装置接收到命令后，点亮对应的LED灯，显示按键指令被正确接收。
5.根据权利要求3或4所述的可重构控制面板信息的采集方法，其特征在于：
所述ARM处理器按照100HZ的频率将采集到的数据上传到上位机。
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