Matlab GUI的上位機與智能車的兩種實時通信

摘要：基于Matlab的串口通信機制，簡要介紹了查詢方式下的非實時通信，提出一種將事件中斷寫入GUI組件函數的方式，相對于改寫instrcallback函數實現串口中斷機制的實時通信方式，大大簡化了中斷方式實現實時通信的過程，并詳述了三者的差異和實現過程。利用Matlab的GUI工具和內置的串口通信API，設計了一個可視化的串口通信界面，通過藍牙串行接口，實現智能車系統采集數據的實時接收，并利用Matlab強大的科學計算功能，對數據進行實時處理，圖形化量示數據處理結果。實驗結果表明，該方法可行，具有一定的應用價值。
關鍵詞：Matlab GUI；智能車；MC68HCS12G128單片機；回調函數instrcallback；實時通信

引言
在以速度決定優劣的飛恩卡爾智能車比賽中，任何因素都可能影響小車的運行。為了滿足對小車在賽道中各種狀態精確分析的需求，上位機的效據采集與處理要求通信波特率高、信號傳輸穩定、不丟包、數據處理量大、數據處理及時等。在基于Matlab環境下的串口通信中，查詢方式下的非實時串行通信技術對實時性要求很高的智能車通信有很大的局限性。而在目前普遍采用的中斷機制下的通信雖然可以滿足實時性的需要，卻需要修改Matlab自帶的instrcallback回調函數。程序調試過程中慘改了回調函數后，需要重新啟動Matlab才能使得新的回調函數文件生效。由此可以看出，其操作復雜易出錯，且instrcallback函數接收到保存在工作空間的數據不能被GUI組件的函數實時調用。故此方式在需要對多組數據進行分別作圖分析時，往往生成多個零散圖形窗口。為了滿足智能車的實時通信需求，同時使基于Matlab GUI的通信界面更加簡潔，本文提出了一種將事件中斷函數寫入GUI組件函數中的方式。
Matlab是由美國Mathworks公司開發的面向理論分析研究及工程設計處理和繪圖的一套具有強大功能的軟件系統。Matlab運行穩定、可靠，使用方便，是廣大科研人員進行科學研究的得力助手。從Matlab6．0版本開始，Mathworks公司在軟件中增加了設備控制箱(instrument control toolbox)，提供了對RS-232／RS-485通信標準的串口通信的正式支持。Matlab GUI(Graphic User Interface)是內置于Matlab的進行圖形界面開發的模塊。本文主要介紹在Mariab GUI環境下，上位機與智能車進行實時通信盼辦法。該方法較之使用VC／VB高級語言編程，
大大縮減了開發時間，提高了開發效率。另外，較之傳統的RS-232接口，使用藍牙接口能夠更大范圍地全方位進行數據傳輸和采集。實驗結果表明，經過兩次握手處理后數據傳輸實時穩定，具有很強的實用性。

1 系統總體設計方案
系統采用飛恩卡爾MCA8HCS12G128單片機作為智能車的控制器，PC機為上位機。利用Matlab GUI構建起二者的實時通信、數據處理和繪圖等平臺。整個系統的原理框圖如圖1所示，介紹了基于Matlab的GUI和串口通信機制下建立上位機與智能車實時通信和作圖的平臺方法。

智能車與PC機通過藍牙相連，系統工作時，由Matlab調用設備控制工具箱中的serial類函數來設置串口屬性，創建串口對象，從而實現Matlab對串口的控制和讀寫操作。在對智能車的調試過程中，可以通過Matlab向藍牙發送特殊指令，啟動智能車。在智能車系統運行后便可以將所采集位置和速度等效據通過藍牙回送給PC機。
由Matlab通過中斷方式實時接收數據，并對數據進行分析和處理，實時繪出相應的圖形。

2 Matlab GUI設計介紹
①運行Matlab后，點擊主界面左上角的GUI圖標即可運行Matlab GUI開發工具。
②點擊Blank GUI(Default)選項并點擊OK按鈕，完成新建Blank GUI。
③在新建的Blank GUI界面的右方菜單中添加設計所需要的元素，完成串口通信及數據實時顯示等功能的GUI界面設計。
④編寫GUI組建相應的響應控制代碼，運行后的通信仿真界面如圖2所示。