CN115001613A - 一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，所述方法采用单片机或DSP内部中断优先级最高的定时器T0中断，因此在该中断执行时不会被其他低优先级的中断打断，使用PWM信号作为光纤陀螺发送数据的同步信号，计算发送完整数据包的时间后，使控制器在光纤陀螺SCI通信模块发送完数据的瞬间立即接收，并保证接收不被打断，随即调用数据处理函数，并行处理多路数据并将数据整合后输出。满足陀螺数据的实时响应速度。

Description

一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其涉及控制系统闭环控制的实时性要求，采样一种实时性强的光纤陀螺数据接收处理并输出给控制核心处理机。
背景技术
20世纪70年代，世界各国的主战坦克几乎都装有双向稳定器。坦克炮稳定器，是一个对坦克炮完善的自动控制系统，用来驱动坦克炮瞄准目标并实施保持坦克炮的稳定，因此称为坦克炮控系统。坦克炮控系统的应用，大大减少了坦克炮控受车体振动和转动的影响，在坦克行进间便可观测和瞄准目标，并能比较准确地射击目标。随着科学技术的发展，坦克炮控系统也引入了许多高、新技术，使性能不断提高和完善。构成坦克炮控系统的基本部分是速度控制系统和角度位置传感器——陀螺仪。所以陀螺仪是坦克炮控系统中极为重要的部件。
陀螺仪采集火炮调转的水平和垂直角速度和角度信息，采集炮塔的转动信息，采集车体的振动信息，作为炮控系统的前馈和反馈信号，实现控制系统的闭环控制。但是闭环控制系统提高实时性有很多种前提条件，其中提高传感器的响应速度就是条件之一。对于提高闭环控制系统的响应速度，则需对传感器的实时性要求高。
这几年，随着陀螺技术的突飞猛进，光纤陀螺具有无机械活动部件、无预热时间、动态范围宽、数字输出和体积小等优点，广泛应用在坦克装甲车领域。目前的光纤陀螺多采用SCI通信方式发送数据信息，通过接收PWM同步指令，当接收到同步指令后立即解算当前角速度信号并通过SCI通信连续输出。火炮稳定控制中至少需要方位和俯仰两个方向的控制，因此需要两路光纤陀螺作为传感器采集。加上考虑车体的振动、炮塔的转动等因素，需要敏感车体和炮塔的信息，因此需要至少4个光纤陀螺作为反馈信号。若串口接收均采样中断方式实时接收，加之程序中的其他功能，则程序中断较多，并不能满足光纤陀螺数据能实时传送。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何满足多路光纤陀螺数据的实时性要求。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，所述方法基于核心逻辑处理模块来实施，用于满足系统实时性需求；
所述核心逻辑处理模块可以是单片机或者DSP等微处理器；所述核心逻辑处理模块配合外部的SCI通信模块和PWM模块构成简单的嵌入式系统；所述核心逻辑处理模块接收外部晶振产生的时钟信号以及外部的复位信号，内部通过上电复位启动后，通过外部输入的时钟信号设置锁相环参数进行倍频，进而产生非常精确的内部时钟和外设时钟，并可产生精准的定时中断；所述核心逻辑处理模块内部具体还包括：中断控制器、SCI控制器、PWM控制器、定时器；
具体而言，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：根据要接收的光纤陀螺SCI通信协议，确定SCI通信的数据包总长度L、数据包中每个字节的位数l(bit)、通信波特率B(Baud)和SCI通信的数据发送周期Ts；
步骤S2：根据步骤S1中确定的通信波特率B，数据包中每个字节的位数l和数据包总长度L，计算发送一组完整数据包需要的时间TX_SCI_TIMER，TX_SCI_TIMER＝L×l/B；
步骤S3：核心逻辑处理模块接收外部的复位信号，上电复位启动，然后进行系统控制初始化，包括初始化内部锁相环，初始化外设时钟，初始化外部中断、初始化GPIO；该过程中，核心逻辑处理模块通过外部输入的时钟信号设置锁相环参数进行倍频，产生非常精确的内部时钟和外设时钟；
步骤S4：关闭所有中断，配置中断控制器，定时中断选用中断优先级最高的定时器T0，对定时器T0初始化，确定定时器T0的装载值为SCI通信的数据发送周期Ts，由此获得精准的定时器T0中断；
步骤S5：根据光纤陀螺SCI通信协议确定SCI控制器初始化值，根据光纤陀螺发送数据条件确定PWM控制器初始化值；
步骤S6：根据核心逻辑处理模块的内部时钟频率计算delay()函数延时时间，使调用delay()函数执行时间为TX_SCI_TIMER；
步骤S7：启动光纤陀螺，等待其进入稳定工作状态并随时可发送数据包；
步骤S8：启动PWM控制器输出功能，命令光纤陀螺立即发送数据包；核心逻辑处理模块接收数据包后，存入SCI控制器缓冲区中；
步骤S9：调用delay()函数，使延时时间正好为SCI控制器控制SCI通信模块发送一组完整数据包需要的时间TX_SCI_TIMER；
步骤S10：打开中断控制器，使能定时器T0；
步骤S11：判断是否进入定时器T0中断，若是，则转入步骤S12；若否，则转入步骤S14；
步骤S12：读入SCI控制器缓冲区的数据包；寻找数据包头同步帧，找到后根据数据包长度判断包尾同步帧数据和校验帧，若一个数据包满足上述要求则进入步骤S13；否则进入步骤S11；
步骤S13：调用数据处理函数对数据包进行角速度的处理和积分计算，将计算结果赋值给发送数据帧，并立即发送该发送数据帧；之后转入步骤S11；
步骤S14：执行程序其他功能。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明技术方案所提供的方法应用于多路光纤陀螺数据同时接收，可实现多路光纤陀螺数据实时接收，并行处理后立即发送。满足控制系统闭环控制反馈信号的实时性，提供系统的动态响应。
本发明采用单片机或DSP内部中断优先级最高的定时器T0中断，因此在该中断执行时不会被其他低优先级的中断打断，使用PWM信号作为光纤陀螺发送数据的同步信号，计算发送完整数据包的时间后，使控制器在光纤陀螺SCI通信模块发送完数据的瞬间立即接收，并保证接收不被打断，随即调用数据处理函数，并行处理多路数据并将数据整合后输出。满足陀螺数据的实时响应速度。
附图说明
图1为本发明技术方案发送数据方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，所述方法基于核心逻辑处理模块来实施，用于满足系统实时性需求；
所述核心逻辑处理模块可以是单片机或者DSP等微处理器；所述核心逻辑处理模块配合外部的SCI通信模块和PWM模块构成简单的嵌入式系统；所述核心逻辑处理模块接收外部晶振产生的时钟信号以及外部的复位信号，内部通过上电复位启动后，通过外部输入的时钟信号设置锁相环参数进行倍频，进而产生非常精确的内部时钟和外设时钟，并可产生精准的定时中断；所述核心逻辑处理模块内部具体还包括：中断控制器、SCI控制器、PWM控制器、定时器；
具体而言，如图1所示，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：根据要接收的光纤陀螺SCI通信协议，确定SCI通信的数据包总长度L、数据包中每个字节的位数l(bit)、通信波特率B(Baud)和SCI通信的数据发送周期Ts；
步骤S2：根据步骤S1中确定的通信波特率B，数据包中每个字节的位数l和数据包总长度L，计算发送一组完整数据包需要的时间TX_SCI_TIMER，TX_SCI_TIMER＝L×l/B；
步骤S3：核心逻辑处理模块接收外部的复位信号，上电复位启动，然后进行系统控制初始化，包括初始化内部锁相环，初始化外设时钟，初始化外部中断、初始化GPIO；该过程中，核心逻辑处理模块通过外部输入的时钟信号设置锁相环参数进行倍频，产生非常精确的内部时钟和外设时钟；
步骤S4：关闭所有中断，配置中断控制器，定时中断选用中断优先级最高的定时器T0，对定时器T0初始化，确定定时器T0的装载值为SCI通信的数据发送周期Ts，由此获得精准的定时器T0中断；
步骤S5：根据光纤陀螺SCI通信协议确定SCI控制器初始化值，根据光纤陀螺发送数据条件确定PWM控制器初始化值；
步骤S6：根据核心逻辑处理模块的内部时钟频率计算delay()函数延时时间，使调用delay()函数执行时间为TX_SCI_TIMER；
步骤S7：启动光纤陀螺，等待其进入稳定工作状态并随时可发送数据包；
步骤S8：启动PWM控制器输出功能，命令光纤陀螺立即发送数据包；核心逻辑处理模块接收数据包后，存入SCI控制器缓冲区中；
步骤S9：调用delay()函数，使延时时间正好为SCI控制器控制SCI通信模块发送一组完整数据包需要的时间TX_SCI_TIMER；
步骤S10：打开中断控制器，使能定时器T0；
步骤S11：判断是否进入定时器T0中断，若是，则转入步骤S12；若否，则转入步骤S14；
步骤S12：读入SCI控制器缓冲区的数据包；寻找数据包头同步帧，找到后根据数据包长度判断包尾同步帧数据和校验帧，若一个数据包满足上述要求则进入步骤S13；否则进入步骤S11；
步骤S13：调用数据处理函数对数据包进行角速度的处理和积分计算，将计算结果赋值给发送数据帧，并立即发送该发送数据帧；之后转入步骤S11；
步骤S14：执行程序其他功能。
实施例1
本实施例提供一种应用在某车辆上的光纤陀螺数据实时接收实例。根据光纤陀螺SCI通信协议确定SCI控制器波特率B为912.6kb/s，数据包中每个字节包含一个起始位，8个数据位，一个奇校验位和一个停止位，数据包中每个字节的位数l＝11bit。SCI通信的数据包总长度包括1个字节数据包头0xAA，一个字节数据包尾0x0F，4个数据字节，1个校验字节，共7个字节，即SCI通信的数据包总长度L＝7。计算TX_SCI_TIMER＝L×l/B＝7×11/921600＝83.6μs。SCI通信的数据发送周期为250μs，即Ts＝250μs。
如图1所示，本实施例的工作工程如下：
1、DSP系统控制初始化；
2、关闭所有中断；
3、配置DSP中断控制器、T0定时器初始化、确定T0控制寄存器装载值为Ts＝250μs；
4、SCI控制器初始化、PWM控制器初始化；
5、计算delay()函数延时时间为84μs，等于并略大于TX_SCI_TIMER时间；保证调用delay()函数的时间，确保光纤陀螺的SCI控制器将一个数据包完整发送出来；
6、初始化程序变量，延时5S；
7、同时启动各路PWM输出，作为各路光线陀螺发送数据的同步指令，光纤陀螺收到PWM信号后立即发送当前数据；
8、调用delay()函数，确保各路光纤陀螺的SCI数据包完整发送；
9、打开中断，使能T0定时器中断，T0定时器会根据装载值每250μs产生一次精准的定时中断；
10、判断是否进入T0定时器中断，若是，则进入中断函数，若否，则执行程序其他功能；
11、进入中断程序后，读入SCI四个缓冲区的16个字节数据。寻找数据包头同步帧，找到后根据通信数据长度判断包尾同步帧数据和校验帧。
12、若找到满足的数据包后，将数据进行处理和积分计算，并整合各路串口的数据，立即发送；发送数据后跳出中断程序，继续执行程序其他功能，等待下一个T0中断时刻到来；
13、若未找到满足要求的数据包，则跳出中断程序，继续执行程序其他功能，等待下一个T0中断时刻到来后，继续读入SCI四个缓冲区数据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述方法基于核心逻辑处理模块来实施，用于满足系统实时性需求；
所述核心逻辑处理模块配合外部的SCI通信模块和PWM模块构成简单的嵌入式系统；所述核心逻辑处理模块接收外部晶振产生的时钟信号以及外部的复位信号，内部通过上电复位启动后，通过外部输入的时钟信号设置锁相环参数进行倍频，进而产生非常精确的内部时钟和外设时钟，并可产生精准的定时中断；所述核心逻辑处理模块内部具体还包括：中断控制器、SCI控制器、PWM控制器、定时器；
具体而言，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：根据要接收的光纤陀螺SCI通信协议，确定SCI通信的数据包总长度L、数据包中每个字节的位数l、通信波特率B和SCI通信的数据发送周期Ts；
步骤S2：根据步骤S1中确定的通信波特率B，数据包中每个字节的位数l和数据包总长度L，计算发送一组完整数据包需要的时间TX_SCI_TIMER；
步骤S3：核心逻辑处理模块接收外部的复位信号，上电复位启动，然后进行系统控制初始化，包括初始化内部锁相环，初始化外设时钟，初始化外部中断、初始化GPIO；该过程中，核心逻辑处理模块通过外部输入的时钟信号设置锁相环参数进行倍频，产生非常精确的内部时钟和外设时钟；
步骤S4：关闭所有中断，配置中断控制器，定时中断选用中断优先级最高的定时器T0，对定时器T0初始化，确定定时器T0的装载值为SCI通信的数据发送周期Ts，由此获得精准的定时器T0中断；
步骤S5：根据光纤陀螺SCI通信协议确定SCI控制器初始化值，根据光纤陀螺发送数据条件确定PWM控制器初始化值；
步骤S6：根据核心逻辑处理模块的内部时钟频率计算delay()函数延时时间，使调用delay()函数执行时间为TX_SCI_TIMER；
步骤S7：启动光纤陀螺，等待其进入稳定工作状态并随时可发送数据包；
步骤S8：启动PWM控制器输出功能，命令光纤陀螺立即发送数据包；核心逻辑处理模块接收数据包后，存入SCI控制器缓冲区中；
步骤S9：调用delay()函数，使延时时间正好为SCI控制器控制SCI通信模块发送一组完整数据包需要的时间TX_SCI_TIMER，TX_SCI_TIMER＝L×l/B；
步骤S10：打开中断控制器，使能定时器T0；
步骤S11：判断是否进入定时器T0中断，若是，则转入步骤S12；若否，则转入步骤S14；
步骤S12：读入SCI控制器缓冲区的数据包；寻找数据包头同步帧，找到后根据数据包长度判断包尾同步帧数据和校验帧，若一个数据包满足上述要求则进入步骤S13；否则进入步骤S11；
步骤S13：调用数据处理函数对数据包进行角速度的处理和积分计算，将计算结果赋值给发送数据帧，并立即发送该发送数据帧；之后转入步骤S11；
步骤S14：执行程序其他功能。
2.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S8中，SCI控制器的缓冲区数量为四个。
3.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S12中，读入SCI控制器四个缓冲区的数据包。
4.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述数据包为光纤陀螺发送的数据包。
5.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述数据包为光纤陀螺发送的数据包。
6.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S9中，所述数据包为光纤陀螺发送的数据包。
7.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述位数l的单位为bit。
8.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述通信波特率B的单位为Baud。
9.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述核心逻辑处理模块采用单片机来实现。
10.如权利要求1所述的多路光纤陀螺数据接收处理并实时发送的方法，其特征在于，所述核心逻辑处理模块采用DSP的微处理器来实现。
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