Обработка аналоговых сигналов на основе МК C8051F064

- WM_SIZE – сообщение посылается приложению при изменении размеров окна. В данном случае оно не используется, поскольку изменение размеров окна не предусмотрено.

- WM_SETFOCUS –  это сообщение посылается окну, когда оно получило фокус клавиатуры.

- WM_DESTROY – высылается при завершении работы приложения.

- WM_CREATE – оконная процедура нового окна принимает это сообщение после того, как окно создано, но до того, как окно становится видимым.

Рис. 4.6. Схема алгоритма обработки  сообщений

9. Функция рисования графика восстановленного сигнала

Функция рисования графика восстановленного сигнала (рис.4.7) называется ThreadProcDraw(LPVOID param) и она является дополнительным потоком в программе, она записывает данные в буфер для рисования графика ипосылает сообщение WM_Paint, при обработке которого рисуется график.

 

Рис. 4.7 Алгоритм работы функции рисования  графика

 

10. Разметка осей графика

По оси абсцисс отмечается время, минимальное значение которого может  быть 0, а максимальное отмечается на оси. На оси ординат – значения напряжения, минимальное значение которого может быть 0, а максимальное отмечается на оси. Область построения графика разделена на квадраты 20x20 пикселей.

 

11. Использование контекстуальной памяти для рисования графика

Перед рисование графика данные, полученные от МК записываются в буфер  и только при завершении считывания всех данных рисуются на экране.

 

6. Работа с COM-портом, описание WinAPI-функций и структур данных
1. Инициализация COM-порта, обоснование выбора режима (синхронный, асинхронный), объема буфера приема/передачи данных

COM-порты в Windows аналогичны файлам и могут быть задействованы с использованием тех же функций, что и файлы - CreateFile, ReadFile, WriteFile, CloseHandle. Однако в программе используются функции, специфичные для COM-порта в Win32 API – GetCommState, SetCommState.

Функция CreateFile открывает или создает файл, файловый поток, директорию, физический диск, раздел, консольный буфер или коммуникационный ресурс. В случае успеха функция возвращает хендл объекта для доступа к нему.

HANDLE CreateFile(

  LPCTSTR lpFileName,

  DWORD dwDesiredAccess,

  DWORD dwShareMode,

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,

  DWORD dwCreationDisposition,

  DWORD dwFlagsAndAttributes,

  HANDLE hTemplateFile

);

 

lpFileName – полное имя открываемого файла

dwDesiredAccess – доступ к объекту (чтение, запись или и то, и другое)

dwShareMode – режим разделения доступа к ресурсу

lpSecurityAttributes – указатель на структуру, определяющую возможность наследования хэндла на ресурс дочерними процессами

dwCreationDisposition – действие, которое следует выполнить если ресурс существует или не существует

dwFlagsAndAttributes – атрибуты и флаги файла

hTemplateFile –должен быть NULL

 

Функция ReadFile читает данные из файла, начиная с позиции, на которой находится указатель на файл. Может быть использована как для синхронного, так и для асинхронного чтения. В данной программе используется второй вариант.

BOOL ReadFile(

  HANDLE hFile,

  LPVOID lpBuffer,

  DWORD nNumberOfBytesToRead,

  LPDWORD lpNumberOfBytesRead,

  LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

hFile – хэндл файла, из которого производится чтение

lpBuffer – указатель на буфер, в который будет производиться чтение.

nNumberOfBytesRead – количество байт для чтения из файла

lpNumberOfBytesread – указатель на переменную, куда будет записано количество прочитанных байт

lpOverlapped – указатель на структуру, используемую при асинхронном вводе/выводе.

Функция WriteFile записывает данные в файл, начиная с позиции, на которой находится указатель на файл. Может быть использована как для синхронной, так и для асинхронной записи. Как и в случае с ReadFile, WriteFile используется для асинхронной записи.

BOOL WriteFile(

  HANDLE hFile,

  LPCVOID lpBuffer,

  DWORD nNumberOfBytesToWrite,

  LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,

  LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

 

hFile – хэндл файла, в который будет производиться запись

lpBuffer – указатель на буфер, содержащий данные для записи

nNumberOfBytesRead – количество байт для записи в файл

lpNumberOfBytesread – указатель на переменную, куда будет записано количество записанных байт

lpOverlapped – указатель на структуру, используемую при асинхронном вводе/выводе.

Функция CloseHandle закрывает открытый хэндл объекта.

BOOL CloseHandle(

  HANDLE hObject

);

 

hObject – закрываемый хэндл.

Функция GetCommState получает информацию о настройках выбранного коммуникационного устройства.

BOOL GetCommState(

  HANDLE hFile,

  LPDCB lpDCB

);

 

hFile – хэндл устройства

lpDCB – указатель на DCB-структуру, куда будет записана полученная информация.

 

Функция SetCommState  настраивает выбранное коммуникационное устройство в соответствии с DCB-структурой.

 

BOOL SetCommState(

  HANDLE hFile,

  LPDCB lpDCB

);

 

hFile – хэндл устройства

lpDCB – указатель на DCB-структуру для получения настроек.

DCB-структура определяет настройки последовательного коммуникационного устройства. Здесь приведены лишь поля структуры, использованные в проекте.

typedef struct _DCB {

  DWORD BaudRate;

  BYTE ByteSize; 
   BYTE Parity; 
   BYTE StopBits;

};

BaudRate – скорость, на которой работает коммуникационное устроство, в бодах.

ByteSize – количество битов в принятых и переданных байтах.

Parity – настройка четности. Может быть одним из заранее предустановленных значений.

StopBits – количество используемых стоповых битов.

Общая схема работы с COM-портом такова:

- Порт открывается для чтения  и записи при помощи функций  ReadFile и WriteFile.

- Настройки COM-порта сохраняются в DCB-структуре при помощи функции GetCommState.

- В настройки вносятся необходимые  изменения, после чего при помощи  функции SetCommState структура используется для перенастройки COM-порта.

- При помощи функций WriteFile и ReadFile осуществляется обмен данными между ПК и МК.

- Хэндл COM-порта закрывается при помощи функции CloseHandle.

 

2. Организация настроек COM-порта в графическом интерфейсе

В графическом интерфейсе пользователь может выбрать только номер  COM порта для использования (чтения/записи), остальное задает сама программа. Выбор осуществляется с помощью комбобокса «COMBOCOM» в верхней части окна приложения. Есть возможность выбрать только «СОМ1», «СОМ2» , «СОМ3» или «СОМ4», причем по умолчанию задан порт «СОМ1».

 

3. Использование функций WaitCommEvent(), WaitForSingleObject(), WaitForMultiplyObject()

WaitForSingleObject(hConnectEvent,INFINITE);

hConnectEvent = CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL) –  ф-ия создания обьекта события (ожидания), вручную сбрасываемое событие.

Infinite – время ожидания

Функция WaitForSingleObject – одна из функций ожидания, позволяющая организовать для синхронизации процессов и потоков ожидание события одного объекта синхронизации. Первым параметром передается хэндл объекта, который надо ожидать.

В нашей программе мы ждем сигнал объекта (COM-порта) :

//ждем  сигнал обеъкта (COM port)

if (WaitForSingleObject(inf.hEvent, INFINITE) == WAIT_OBJECT_0)

//затем  получаем результат переполнения  операции с COM портом

//если  все еще ждем, функция возвращает FALSE

if (GetOverlappedResult(port, &inf, &dwWritten, FALSE))

success = 1;   //successful write

Остальные функции (WaitCommEvent(), WaitForMultiplyObject()) не используются.

 

7. Работа оператора с приложением
1. Последовательность запуска приложения на МК и ПК в лаборатории

Для первого запуска  приложения со стороны МК необходима интегрированная среда SiLabs IDE для загрузки программы в память микроконтроллера.

Последовательность запуска  разработанного программного комплекса  выглядит следующим образом:

1. Запускаем SiLabs IDE.
2. Открываем файл с исходным кодом программы для МК (ххх.c).
3. Компилируем и линкуем программу.
4. Подключаемся к МК и загружаем в него программу.
5. Запускаем программу на МК.
6. Запускаем программу на ПК (wnd.exe).

 

4.4.7.2.Примеры последовательности

Описание установок по умолчанию  и последовательности старта

(Пишется самостоятельно!)

2. Адаптация к спектру входного сигнала

Поскольку нами используется метод  кусочно-линейной аппроксимации, для  получения в достаточной мере "сглаженной" картинки рекомендуется  подбирать значение частоты выборок  так, чтобы выполнялось соотношение: , где f_в – частота выборок, f_с – частота входного сигнала.

Соответственно, число выборок  необходимо подбирать в зависимости  от того, сколько периодов функции  желает увидеть на экране оператор, с учетом соотношения: , где f_в – частота выборок, f_с – частота входного сигнала, Q – число выборок, N – число периодов, отображаемых на графике восстановленного сигнала.

 

4.4.8. Описание протокола RS-232

Для связи ПК и контроллера используется стандартный протокол RS-232С. Со стороны контроллера по этому протоколу работает UART. Способ настройки UART0 описан в главе один в первой части.

 Немного о протоколе RS-232С. Протокол позволяет передавать и принимать последовательности бит данных длиной от 5 до 9 штук, пред началом передачи посылается стартовый бит (логический ноль), после передачи информационных и проверочных битов посылается стоповый бит (логическая единица). Возможен контроль ошибок при передаче при помощи одного, полтора или двух битов чётности. Изменяемая скорость передачи данных. В курсовой работе используется скорость 115200 бит/с.

В нижеследующей табл.4.1 приводится распиновка стандартного 9-контактного  штырькового разъёма для связи  по протоколу RS-232C:

Название сигнала	Имя цепи		Назначение		Направление
	EIA	CCITT	DB9
DCD	CF	109	1	Связь модемов установлена		в ПК
RX (RxD, Sin)	BB	104	2	Принимаемые данные		в ПК
TX (TxD, Sout)	BA	103	3	Передаваемые данные		из ПК
DTR	CD	108/2	4	Готовность ПЭВМ к работе		из ПК
SG (GND)	AB	102	5	Сигнальная земля		-
DSR	CC	107	6	Готовность модема к работе		из ПК
RTS	CA	105	7	Запрос на передачу		из ПК
CTS	CB	106	8	Готовность модема к передаче		в ПК
RI	CE	125	9	Индикатор вызова		в ПК

Табл.4.1. Распиновка стандартного 9-контактного штырькового разъема  для связи по протоколу RS-232

При выполнении данной курсовой работы распиновка ног разъёма не существенна, т.к. для соединения контроллера  и ПК использовался специальный  мост CP0121 UART – USB, который расположен не плате (Evaluation Board) EK C8051F064. Со стороны ПК используется специальный драйвер, который позволяет эмулировать порт COM3 или COM6. При этом данные, на самом деле, принимаются и передаются через один из портов USB.