NI Compact RIO在海洋環(huán)境多物理場(chǎng)測(cè)量中的應(yīng)用

　　2.2 cRIO-9004與單片機(jī)的串口通信

　　在本系統(tǒng)中，集成了對(duì)于海洋環(huán)境物理場(chǎng)直流信號(hào)的采集模塊以及姿態(tài)儀與漏水報(bào)警的控制和數(shù)據(jù)采集模塊，利用單片機(jī)控制各個(gè)模塊的采集，將信號(hào)通過(guò)串口傳給NI cRIO-9004，并在上位機(jī)顯示與存儲(chǔ)。

　　姿態(tài)儀和環(huán)境物理場(chǎng)采集模塊的工作通過(guò)上位機(jī)給單片機(jī)發(fā)送命令進(jìn)行切換，方便測(cè)量人員的觀測(cè)和控制，同時(shí)，當(dāng)漏水報(bào)警啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)將傳送報(bào)警信號(hào)而不再發(fā)送其他信號(hào)，通過(guò)對(duì)信號(hào)的判斷，進(jìn)行軟件報(bào)警。

　　在對(duì)水下測(cè)量體進(jìn)行布放的時(shí)候，程序發(fā)送姿態(tài)儀工作指令給單片機(jī)，然后，讀取串口數(shù)據(jù)，并按照姿態(tài)儀的數(shù)據(jù)傳輸格式，將從串口得到的姿態(tài)儀數(shù)據(jù)提取出來(lái)并顯示，同時(shí)增加報(bào)警判斷，根據(jù)需要設(shè)定姿態(tài)判斷規(guī)則，當(dāng)系統(tǒng)姿態(tài)達(dá)到一定的角度，程序開(kāi)始報(bào)警。

　　FPGA.vi的程序部分

　　圖4 FPGA.vi的程序部分

　　當(dāng)水下測(cè)量體姿態(tài)穩(wěn)定之后，通過(guò)程序設(shè)定的切換按鈕，給單片機(jī)發(fā)送指令，結(jié)束姿態(tài)儀數(shù)據(jù)的采集并發(fā)送穩(wěn)恒物理場(chǎng)傳感器工作指令，開(kāi)始穩(wěn)恒物理場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸格式，讀出串口中的字符串，并將其分解，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)值，并根據(jù)規(guī)則將其換算為實(shí)際的物理量，顯示出來(lái)。

　　圖5 上位機(jī)中DMA的數(shù)據(jù)讀取和轉(zhuǎn)換

　　四、結(jié)論

本文討論了基于National Instruments公司的NI CompactRIO控制和采集系統(tǒng)和圖形化的編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW而構(gòu)建的海洋環(huán)境多物理場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)。由于很好的利用了NI CompactRIO——小巧而堅(jiān)固的工業(yè)化控制和采集系統(tǒng)靈活，可靠等多項(xiàng)特性，并且結(jié)合了LabVIEW這一強(qiáng)大、高效的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使得整個(gè)自動(dòng)化控制和采集系統(tǒng)能成功的應(yīng)用于海洋環(huán)境多物理場(chǎng)的測(cè)量中，解決了傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)體積龐大，靈活性差，且操作繁瑣的難題。這也使海上實(shí)驗(yàn)變得更加的方便、快捷和易于維護(hù)。通過(guò)已研制樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)，其多點(diǎn)同測(cè)，穩(wěn)定可靠，實(shí)時(shí)便捷，靈活小巧，低功耗，布放方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，很好地證明了測(cè)量系統(tǒng)能夠滿足海上多種物理場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的不同參數(shù)要求。該系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)，也展現(xiàn)了NI公司的虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)的良好應(yīng)用前景，為今后海洋環(huán)境多物理場(chǎng)測(cè)量陣的研制提供了極為有力的參考。