Программно-аппаратный модуль вывода информации о
состоянии ядра системы ЧПУ[1]
Р.Л.
Пушков,
ст.
преп., pushkov@ncsystems.ru
М.С.
Бабин,
инж., binafon88@yandex.ru
МГТУ «СТАНКИН», г. Москва
В статье рассматриваются методы и средства вывода
отладочной информации при использовании безграфических
операционных систем.
The article considers the methods and means of outputting debug
information when using non-graphical operating systems.
Современные персональные компьютеры позволяют
проводить систематизированный сбор сведений о подконтрольном объекте и
средствах воздействия на его поведение с целью достижения определённых целей,
таким образом, решая все задачи управления (геометрическую, логическую,
терминальную) чисто программным путем, без какой-либо дополнительной аппаратной
поддержки.
При использовании систем реального времени для
выполнения функций ядра системы управления обычно используется безграфические операционные системы. Вся информация с таких
систем поступает на терминал оператора (терминал управления) рис. 1. Но из
этого следует, что связь между ядром системы управления и терминалом будет
установлена только после безошибочной инициализации обоих компонентов,
следовательно, необходим инструмент, с помощью которого можно обнаружить
какие-либо ошибки еще на стадии загрузки ядра системы управления. Таким
инструментом может служить ЖК индикатор, который, с одной стороны будет являться
бюджетным решением, с другой – удобным с точки зрения габаритных размеров[2].
Учитывая, что данные ЖКИ часто являются
единственным способом получения информации о состоянии ядра системы управления,
перед их установкой они должны проходить различные тесты с целью проверки их
работоспособности. Для этих целей было решено разработать экспериментальный
испытательный стенд для контроля ЖКИ, применяемых в составе
программно-аппаратного модуля вывода информации о состоянии ядра системы ЧПУ.
Примером такого ЖКИ может служить модуль MT–16S2H,
который состоит из БИС контроллера управления КБ1013ВГ6, производства ОАО
«АНГСТРЕМ» и ЖК панели (Рис.2).
Рис. 1 Структурная модель
системы
Сам программно-аппаратный модуль представляет собой
аппаратное устройство с ЖКИ, подключаемое к компьютеру с ядром системы ЧПУ, а также
программную библиотеку, реализующую управление ЖКИ, вывод на него информации и
предоставляющую программный интерфейс для взаимодействия с ядром системы ЧПУ.
Модуль позволяет отображать 2 строки из 16
символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек Каждому
отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля. Модуль
содержит два вида памяти — кодов отображаемых символов и пользовательского
знакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью.
Управляется по параллельному 4-х или 8-ми битному интерфейсу.
За основу этой платформы была взята отладочная
плата Texas Instruments
MSP430G2553(Рис. 3) и по 8 битному параллельному интерфейсу к данной плате
подключен представленный на (Рис. 2) ЖКИ дисплей.
Рис. 2 ЖКИ MT–16S2H
Рис. 3
Отладочная плата Texas Instruments MSP430G2553
Для реализации поставленной цели была разработана
схема подключения отладочной платы и ЖКИ, представленная на (Рис.4).
Рис. 4 Схема
подключения ЖКИ к отладочной плате
При написания микропрограммы для обеспечения
взаимодействия индикатора с ПК использована среда программирования EnergiaIDE схожая с средой ArduinoIDE которая использует язык Wiring
подобный C++, поэтому программный код, написанный для
MSP430G2553, является универсальным. Преимуществом MSP430 является наличие перемычек,
позволяющих оперативно отключать USB UART преобразователь, тем самым
можно использовать данное устройство с интерфейсом UART RS-232.
Пример кода и краткое описание принципа работы
Данная программа представляет из себя следующий алгоритм: после подключения
платы и питания индикатора с помощью библиотек работы с ЖКИ происходит ее инициализация,
после чего возможна установка различных команд через нажатие кнопок на самой
отладочной плате.
void setup()
{
// Устанавливаем количество строк и символов
в строке
lcd.begin(16, 2);
// Инициализация COM порта
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
if(!ButtonDown()) {
// Устанавливаем курсор на начала первой
строки
lcd.setCursor(0,
0);
// Выводим на экран тестовое
сообщения
lcd.print("test ncsystems");
lcd.clear();
// Устанавливаем курсор на начала второй
строки
lcd.setCursor(0,
1);
// Выводим на экран тестовое
сообщения
lcd.print("системы
ЧПУ");
}
else {
//Если
в порту есть символы для чтения
if (Serial.available()) {
// Очищаем экран
lcd.clear();
// Читаем доступные символы
while (Serial.available() > 0) {
// Выводим на ЖКИ
lcd.write(Serial.read());
}
}
}
}
Рис.5 модуль вывода
информации о состоянии ядра системы ЧПУ
Предложенная нами схема по построению
программно-аппаратного модуля вывода информации о состоянии ядра системы ЧПУ
является решением актуальной задачи диагностирования
состояния системы управления на этапе ее инициализации. Также
универсальность данного модуля позволяет производить отладку программного обеспечения
на стадии разработки и тестирование ЖКИ индикаторов.
Литература
1.
Мартинов Г.М., Мартинова Л.И., Пушков Р.Л.
Системы числового программного управления для автоматизации технологических процессов
машиностроительного комплекса России. Учебное пособие - М.: МГТУ "Станкин", 2011. - 169 с.
2.
Евстафиева
С.В., Лукьянов А.В., Мартинова Л.И., Пушков Р.Л.
Разработка аппаратных компонентов системы ЧПУ с использованием современных САПР
// Автоматизация в промышленности, №9, 2014. c.35-39.
3.
Козак Н.В., Нежметдинов Р.А.
Графические системы и интерфейс оператора: учебное пособие. – М.: МГТУ "Станкин", 2010. – 81с.