数字罗盘HMR3000在单片机系统中的应用_俞红杰(2)

HMR3000应用介绍

　　　　　经验交流

Technical Communications

信。ＨＭＲ３０００数字罗盘上自带标准的Ｄ型９针串口插头，可以利用该插头通过ＭＡＸ２３２芯片，连接到单片机的串口。这里需注意的是，在使用串口连接单片机时，ＨＭＲ３０００　的９针串口的２、３管脚经常会出现连接错误。这主要是因为ＨＭＲ３０００的输出数据在连接到Ｄ型插头时，为了方便和ＰＣ机的连接已经调换了２、３脚的顺序，因此只要将ＨＭＲ３０００的２、３脚按顺序连接到对应管脚就可以了。考虑到采用电源的不同，ＨＭＲ３０００还有两种不同的连接方式，如果是使用５Ｖ稳压电源的，将它和ＨＭＲ３０００的９针串口中的８脚连接，如果是使用６－１５Ｖ未经稳压电源的，将它和ＨＭＲ３０００的９针串口中的９脚连接［２］。其具体连接电路如图２所示。

３　　通讯协议及指令

３．１　　HMR３０００数字罗盘的通讯协议

ＨＭＲ３０００数字罗盘的串行通信是根据ＮＭＥＡ０１８３标准制定的简单的、异步的ＡＳＣＩＩ协议，可以在单片机系统中使用ＲＳ－２３２或者是ＲＳ－４８５接口电路。ＡＳＣＩＩ的传输和接收使用１位起始位、８位数据位、１位停止位，共１０位码。数据传输率可选择１２００、２４００、４８００、９６００、１９２００、３８４００波特率。

３．２　　HMR３０００数字罗盘的指令

ＨＭＲ３０００数字罗盘有输入、输出及控制３类指令。对于ＨＭＲ３０００的输入有两类形式：一是对于句子的请求，二是设定一个组态参数。对于所有有效的输入，ＨＭＲ３０００都送出一个响应。

ＨＭＲ３０００数字罗盘的输出有６种可供选择的ＮＭＥＡ０１８３信息标准。３种标准的数据格式（ＨＤＧ、ＨＤＴ、ＸＤＲ）和３种专用的数据格式（ＨＰＲ、ＲＣＤ、ＣＣＤ）。现以ＨＰＲ语句为例，它的标准输出格式为：

￥ＰＴＮＴＨＰＲ，ｘ．ｘ（航向），ａ，ｘ．ｘ（俯仰角），ａ，ｘ．ｘ（横滚角），ａ＊ｈｈ

该数据输出格式将ＨＭＲ３０００数字罗盘的３个重要测量结果和相应的测量状态结合在一起，数据中的“ａ”表示测量状态，共有６种状态，分别是：Ｌ（低级报警）、Ｍ（低级警告）、Ｎ（正常）、Ｏ（高级警告）、Ｐ（高级报警）和Ｃ（调节模拟电路）。

在ＨＭＲ３０００数字罗盘的控制类指令中，启动、停止、询问和响应是其最为基本的控制指令［４］［５］。

２．２　　数据存储接口电路设计

一般测控系统都采用单片机来完成数据处理和控制算法，但在本系统中，如果采用普通的单处理器与常规的异步串行通信方案，在实际应用中，会出现一系列的问题。主要有以下几点：１、由于ＨＭＲ３００Ｄ输出的串行数据是ＡＳＣⅡ码，　并不能被单片机直接进行处理，　必须要将ＡＳＣⅠｌ码字符进行转换才能处理。整个转换过程会占用单片机大量的内部ＲＡＭ，造成单片机资源紧张。２、串行通信速度较慢，会影响整个系统的实时响应速度。３、测控系统的控制算法和串行通信都要保证实时性和连续性，因此在程序设计中经常要使用中断，而单片机的串行通信一般也采用中断方式，且串行数据寄存器ＳＢＵＦ只有一个字节，在这种情况下，单片机就有可能无法及时响应和处理串行通信的中断，造成传输数据的丢失或错误，从而影响串行通信数据接收的可靠性［３］。

因此在本系统中采用主从单片机的双处理器设计方案，从单片机作为通信单片机和ＨＭＲ３０００数字罗盘通信，完成数据的接收及前期处理。主单片机完成数据后续处理和控制算法。单片机之间用双端口ＲＡＭ实现数据共享。由于数据总是由从单片机写入ＲＡＭ，又从ＲＡＭ读入主单片机，因此在双端口ＲＡＭ的设计中不需考虑同时读或同时写的非法状态，可以简化相关的软硬件设计。其中通信单片机的具体连接电路如图３所示。

４　　系统软件设计

为了增强控制的灵活性，且使开发的程序具有较好的可移植性，决定采用Ｃ５１进行开发。软件设计主要分为２大块，其中主单片机主要完成数据后续处理及控制算法。通信单片机主要完成串行数据的接收、数据转换及向双端口ＲＡＭ写入数据。其中串行数据的接收是通信单片机软件设计的关键。本文给出了数据接收

图３　　通信单片机连接电路图

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