Розробка та відлагодження програмного забезпечення віртуальної лабораторії на базі програмно-відладочного (стр. 3 из 3)
Варіант 1: зєднання комутуються одноразово для всіх лабраторних робіт. При цьому для приймання та передавання сигналів необхідні додаткові засоби буферізації, що потребує внесення змін до принципової схеми стенда та додаткового часу на обробку данихю
Структурна схема розподілу ресурсів мікроконтролера (вар. 1) між приладами наведена на рис. 4
/
Рисунок 4. Структурна схема розподілу ресурсів мікроконтролера між приладами
Варіант 2: Для різних задач зєеднання у стенді комутуються за двома варіантами – для використання аналогових та цифрових приладів. Структурна схема розподілу ресурсів мікроконтролера (вар. 2) між приладами наведена на рис. 5 (а,б)
Рисунок 5а. Структурна схема розподілу ресурсів мікроконтролера між приладами «Генератор байтів» та «Логічний аналізотор»
Рисунок 5б. Структурна схема розподілу ресурсів мікроконтролера між приладами «Осцилограф» та «Генератор сигналів довільної форми»
5.2. Протокол обміну даними між ПК та стендом
Для реалізації віртуальної лабораторії необїідно здійснювати обмін даними між стендами та сервером. Для передавання даних від ПК до станду та в зворотному напрямку визначен протокол запитів та відповідей для кожного з віртуальних приладів. Їх структура подана у таблиці 2.
| Генератор байтів | ||||||
| до МК | "Старт" | "Стоп" | ||||
| код ГСл | код ГСл | |||||
| старт | Стоп | |||||
| частота | ||||||
| тип генерації | ||||||
| об'єм даних | ||||||
| данні (256 b) | ||||||
| До ПК | Ответ | |||||
| код ГСл | ||||||
| 0 | ||||||
| Осцилограф | ||||||
| до МК | "Старт" | "Стоп" | ||||
| код Осц | код Осц | |||||
| старт | стоп | |||||
| тип сигнала+синхронизация | ||||||
| пороговый уровень | ||||||
| частота | ||||||
| номер канала | ||||||
| До ПК | Ответ | Продолжение | ||||
| код Осц | код Осц | |||||
| об'єм даних | об'єм даних | |||||
| данні (256 b) | данні (256 b) | |||||
| Генератор сигналів | ||||||
| до МК | "Старт" | "Стоп" | ||||
| код ГС | код ГС | |||||
| старт | стоп | |||||
| частота | ||||||
| тип генерації | ||||||
| об'єм даних | ||||||
| данні (256 b) | ||||||
| До ПК | Ответ | |||||
| код ГС | ||||||
| 0 | ||||||
| Таблиця 2. Формат запитов да відповідей для віртуальних приладів | ||||||
| Логічний аналізатор | ||||||
| до МК | "Старт" | "Стоп" | ||||
| код ЛА | код ЛА | |||||
| старт | стоп | |||||
| канал запуску | ||||||
| шаблон | ||||||
| глибина п-п реєстрації | ||||||
| частота | ||||||
| До ПК | Ответ | Продолжение | ||||
| код ЛА | код ЛА | |||||
| об'єм даних | об'єм даних | |||||
| данні | данні | |||||
Таблиця 2. Продовження
5.3. Програмні засоби для реалізації віртуального вимірювального комплексу
Для реалізації віртуального вимірювального комплексу необхідно розробляти програмні засоби як на стороні ПК, так і на стороні МК.
Програмне забезпечення ПК має наступну структуру (рисунок 6):
Рисунок 6. Структура ПО ПК
Програмне забезпечення ПК складається з підпрограми, що генерує головне вікно ВВК, з якого користувач має можливість вибрати необхідні йому для роботи прилади. Головне вікно ВВК представлене на рисунку 7:
Рисунок 7. Головне вікно ВВК
5.4. Програмні засоби для осцилографа
Програма ПК повинна виконувати наступні функції:
1) Прийом сигналу по інтерфейсі RS-232;
2) Відображення отриманого сигналу у відповідній області вікна програми;
3) Зсув сигналу по осі Х и В;
4) Вибір кольорів відображення сигналу.
Алгоритм роботи приладу в складі ВВК представлений на рисунку 8:
Рисунок 8. Алгоритм роботи віртуального осцилографа в складі ВВК
6. Результати розробки та відлагодження програмного забезпечення віртуальної лабораторії на базі програмно-відладочного стенду «AVR MicroLAB»
6.1. Відлагодження розробленого протоколу обміну даними між ПК та МК віртуального вимірювального комплекса
Для відлагодження протоколу обміну даними використовувалась зручна програма LookRS232, що слідкує за даними, що передаються через СОМ-порт.
Для перевірки роботи програми протоколу створено 2 тестові послідовності. Перша містить помилку у структурі команди, друга – ні.
Рисунок 9. Результати відладки програми протоколу обміну даними
Як видно з рисунку 9 пістя отриманя даних з помилкой, програма відсилає до ПК код помилки (10)
Рисунок 10. Результати відладки програми протоколу обміну даними
На рисунку 10 показано, що у випадку коректного запиту на дані, програма відсилає до ПК структуру відповіді з даними.
6.2. Відлагодження клієнтської частини приладу «Осцилограф» віртуального вимірювального комплекса
При виборі з головного вікна ВВК приладу «осцилограф» з'являється наступне вікно, що відображає елементи керування роботою приладу:
Рисунок 11. Вікно віртуального осцилографа
Висновки
В результаті роботи запропонований варіант побудови віртуального вимірювального комплексу, що об’єднує в собі ВП, побудовані різними способами на основі багатофункціональних АЗВП.
Запропонований варіант реалізації віртуального вимірювального комплексу на апаратних засобах, що призначені для навчання (учебно-отладочных стендах, стартових комплектах і т.д.). Також розроблений протокол обміну даними між сервером та навчальнм стендом.
Список літератури
1. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. – М.: ДМК, 1999. – 144 с.
2. Скороделов В.В. Виртуальные приборы на основе персонального компьютера // Сборник научных трудов «Системы обработки информации» – Харьков: НАНУ, ПАНМ, ХВУ. – 2001. – Вып. 6 (16) – C.109–115.
3. Бударин А. Концепция построения виртуальной измерительной лаборатории. – http://www.rudshel.ru.
4. Скорин Ю.І., Макаров О.В. Віртуальні вимірювальні прилади // Збірка наукових праць НАН України. Тем. вип. «Моделювання та інформаційні технології» – Київ: ІПМЕ. – 2004. – №26 – C.188 – 190.
5. Руднев П., Шелковников Д., Шиляев С. Один компьютер – вся измерительная лаборатория. – http://www.rudshel.ru.
6. Белоруков В.А., Михайлов А.М. Виртуальные приборы: опыт создания, сферы применения в области электросвязи. – http://www.tehnohals.spb.ru.
7. Шиляев С.Н., Руднев П.И. Компьютер и виртуальные приборы. – http:// www.rudshel.ru.
8. Скороделов В.В., Шершнёв А.А. Виртуальный генератор сигналов произвольной формы // Вестник НТУ «ХПИ». Сборник научных трудов. Тем. вып. «Автоматика и приборостроение» – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2001. – №4 – С.101 – 105.
9. Скороделов В.В., Шершнёв А.А. Виртуальный измеритель частоты и генератор сигналов на основе персонального компьютера // Вестник НТУ «ХПИ». Сборник научных трудов. Тем. вып. «Автоматика и приборостроение» – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2002. – №18 – С .119 – 122.