NI Compact RIO在海洋环境多物理场测量中的应用

　　2.2 cRIO-9004与单片机的串口通信

　　在本系统中，集成了对于海洋环境物理场直流信号的采集模块以及姿态仪与漏水报警的控制和数据采集模块，利用单片机控制各个模块的采集，将信号通过串口传给NIcRIO-9004，并在上位机显示与存储。

　　姿态仪和环境物理场采集模块的工作通过上位机给单片机发送命令进行切换，方便测量人员的观测和控制，同时，当漏水报警启动时，单片机将传送报警信号而不再发送其他信号，通过对信号的判断，进行软件报警。

　　在对水下测量体进行布放的时候，程序发送姿态仪工作指令给单片机，然后，读取串口数据，并按照姿态仪的数据传输格式，将从串口得到的姿态仪数据提取出来并显示，同时增加报警判断，根据需要设定姿态判断规则，当系统姿态达到一定的角度，程序开始报警。

　　FPGA.vi的程序部分

　　图4 FPGA.vi的程序部分

　　当水下测量体姿态稳定之后，通过程序设定的切换按钮，给单片机发送指令，结束姿态仪数据的采集并发送稳恒物理场传感器工作指令，开始稳恒物理场的数据采集，根据单片机的数据传输格式，读出串口中的字符串，并将其分解，转换为10进制数值，并根据规则将其换算为实际的物理量，显示出来。

　　图5 上位机中DMA的数据读取和转换

　　四、结论

本文讨论了基于National Instruments公司的NICompactRIO控制和采集系统和图形化的编程开发平台LabVIEW而构建的海洋环境多物理场测量系统。由于很好的利用了NICompactRIO——小巧而坚固的工业化控制和采集系统灵活，可靠等多项特性，并且结合了LabVIEW这一强大、高效的软件开发平台，使得整个自动化控制和采集系统能成功的应用于海洋环境多物理场的测量中，解决了传统测量系统体积庞大，灵活性差，且操作繁琐的难题。这也使海上实验变得更加的方便、快捷和易于维护。通过已研制样机的实验，其多点同测，稳定可靠，实时便捷，灵活小巧，低功耗，布放方便等诸多优点，很好地证明了测量系统能够满足海上多种物理场实验的不同参数要求。该系统的成功开发，也展现了NI公司的虚拟仪器技术在测试测量领域内的良好应用前景，为今后海洋环境多物理场测量阵的研制提供了极为有力的参考。