通信技术在三坐标测量系统中的应用

　　③I2C接收模块[7]的FPGA实现

　　接收模块接收到总线监视模块发送来的起始位信号后，准备接收总线上的数据，接收到的地址后，判断接收到的地址和电路板地址是否一致；当两者一致时，向总线置应答信号ACK,继续接收下面的数据，收到的数据置于接收ＦＩＦＯ中；如果地址不一致，则放弃总线。使用Modelsim对I2C接收模块进行仿真如图4。

　　I2CbusIsBusy：总线状态；I2C_start：起始信号

　　myAddr：电路板的地址； rxBuf：接收寄存器

　　rxFIFO_wr：接收FIFO的写信号

　　3、通讯协议

　　上位机和桥接板之间采用RS232总线进行数据传输，桥接卡和控制卡以及各个控制卡之间采用I2C总线进行数据的传输，通讯采用主叫和应答方式,数据传输中使用单片机进行解码[8]。

　　主叫方发出指令后，等待对方响应，如果主叫方写指令到被叫方，则被叫方收到指令执行操作后返回确认信号；如果从主叫方读指令，则被叫方在下一时刻占用总线后发送数据到主叫方，主叫方在0.5s内没有收到响应包，表明传输失败。若连续3次没有响应，则与对方通信连接失败。

　　为了实现数据的一致性，RS-232和Ｉ２Ｃ总线采用相同的通信协议。

　　数据传输时以“包”进行封装，中间加入长度位和奇偶校验位。封装格式：起始字符+长度字符 +序列号+源地址+目的地址包类型+传输数据+包校验+结束字符；数据传输均采用ASCII码。

　　包的定义：起始位定义为‘#’，占用一个字节，接收方接收到‘#’时，表明数据开始传输；长度字符定义为除起始字符、结束字符和校验字符的所有原始字符的长度，占用一个字节；源地址：发送方地址，占用一个字节；目的地址：接收方地址，占用一个字节，当为‘00’时，定义为广播地址；包类型：占用一个字节，表明数据的类型，接收方根据包类型执行对应操作；传输数据：控制量的大小；包校验：定义为长度字符，源地址，目的地址，包类型和数据之和，占用两个字节；结束位：定义为‘~’，当接收方接收到结束字符时，表明本包传输结束,对数据包进行处理，长度位和校验位正确时执行指令，否则，放弃改数据包。

　　4、实验结果

　　使用该通讯系统实现和四控制卡之间的通讯控制，使用串口助手进行数据收发，在发送数据间隔为5us的情况下对该通讯系统进行测试，在进行8小时的测试中，系统没有出现数据丢失、错误、死机现象；使用广播地址进行数据发送，返回信号正确，没出现死机现象。

　　使用该通讯系统对四个电机进行控制，电机实际输出情况如表1：

　　本实验数据证明了该通讯系统的可用性及数据传输的准确性。

　　使用该系统采用广播地址实现四个电机同步联动，各个轴的运动情况如表2：

　　本实验数据证明了各个电机实现了指定的转动角度；各个轴运动期间，电机的状态经过I2C总线[9]及RS-232总线通讯系统成功的发送到了上位机，通讯系统没有出现死机和数据丢失，经过该实验，证明了数据传输的正确性。

　　4、结论

　　本系统采用FPGA进行通讯系统的设计，提高了数据的传输率和准确性，实现了对控制机构及时、快速的控制，有效防止突发事件的处理，经实验证明，本系统快速、准确的实现了数据的传输，可以有效快速的实现对电机的速度、位置控制、准确的读取电机的编码器信号。