II. CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG QUA CỔNG NỐI TIẾP 1.Giao thức kết nối của MC3PHAC
3. Tạo giao diện người dùng (GUI) cho MC3PHAC
Để tạo giao diện người dùng (GUI) cho MC3PHAC,cần phải hiểu rõ về cách cấu hình cho chếđộ điều khiển bằng máy tính. Bao gồm những kiến thức về các cổng để thông tin giữa thiết bị, những lệnh cho MC3PHAC và giao diện điều khiển cho MC3PHAC.
Với hướng dẫn này, người phát triển giao diện người dùng (GUI) có được định nghĩa hoàn hảo nhất cho những ứng dụng cụ thể những gì là công cụ tốt nhất để phát triểu giao diện người dùng. Môi trường lập trình GUI có thể bao gồm những công cụ như C++, Visual Basic, HTML, ActiveX, và Visual Basic Scripting. Những công cụ phát triển GUI này phải thi hành đầy đủ những yếu tố cho để lập trình cho MC3PHAC. Những yêu cầu được nêu chi tiết ở phần tiếp theo.
a. Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ :
Trước khi xem phương pháp để tạo một GUI cho MC3PHAC khi chạy ở chếđộđược điều khiển, ta hãy xem tổng thể làm thế nào mà GUI kết hợp với hệ thống điều khiển động cơ bằng
MC3PHAC
Hình 1 minh họa 3 thành phần chính của một hệ thống điều khiển động cơ • Động cơ
• Mạch điều khiển động cơ • Hệ thống điều khiển bên ngoài
Hình 1. Tổng quan hệ thống điều khiển động cơ bằng MC3PHAC thông qua GUI
GUI và thiết bịđiều khiển bên ngoài
Hình 1 cho thấy GUI trên PC. Trong trường hợp này PC là thiết bịđiều khiển ngoài, tuy nhiên thiết bịđiều khiển ngoài có thể là những thiết bị khác ví dụ như MCU (vi điều khiển). Hệ thống điều khiển ởđây là máy tính chạy window 2000 hoặc các phiên bản window khác tương thích. Máy tính sẽđiều khiển MC3PHAC thông qua một cổng nối tiếp. Cho dù thiết bịđiều khiển là gì đi nữa thì nó phải được lập trình các giao thức thi hành theo chuẩn UART (universal
asynchronous receiver/transmitter).
Thiết kế tham khảo cho MC3PHAC
Thiết kế cho bảng mạch điều khiển có thể như hình ảnh minh họa bên trên . MC3PHAC là trái tim của thiết bị. Khi thiết bịđiều khiển cài đặt cho MC3PHAC thông qua GUI, MC3PHAC sẽ tự động điều chỉnh để cấu hình những thông tin cài đặt mới. Ta có thể tham khảo mạch thiết kếở bên dưới.
Những thành phần giao tiếp với thiết bịđiều khiển :
Xem Hình 1, hiểu được làm thế nào để thiết bịđiều khiển kết nối với bảng mạch là vô cùng quan trọng và làm thế nào mà chúng có thể giao tiếp với nhau. Ta có thể kết nối những thiết bị qua một cổng nối tiếp. Cổng kết nối sử dụng tốc độ baud 9600, và cơ cấu kết nối giữa hai thiết bị cần phải được giải thích chi tiết. Yêu cầu giao tiếp là làm thế nào mà những lệnh điều khiển có thể được thông tin qua thiết bị. Có 3 cơ cấu sau
x Giao thức điều khiển qua PC x Lệnh điều khiển qua PC
x Giao diện người dùng cho MC3PHAC b. Giao thức kết nối phần mềm PC :
Yêu cầu cơ bản để giao tiếp giữa thiết bịđiều khiển và MC3PHAC là thiết bịđiều khiển phải thi hành đầy đủ những giao thức liên kết. Phần chính đằng sau giao thức kết nối này là thông điệp mã hóa và giải mã từ MC3PHAC. Mã hóa và giải mã phải chắc chắn rõ ràng để nhận ra những gói
dữ liệu được sử dụng như ngôn ngữ cục bộ giữa những thiết bị. Trong giao thức kết nối, hai gói dữ liệu được định nghĩa.
x Gói lệnh x Gói phản hồi
Cơ cấu truyền thông cơ bản cho thiết bị là thiết bịđiều khiển sẽ gửi một yêu cầu tới hệ thống. Sau đó MC3PHAC phải trả lời nếu yêu cấu đó được hoàn thành. Hay nói cách khác, thiết bịđiều khiển sẽ gửi đi một Gói lệnh và chờ Gói phản hồi từ MC3PHAC
Cấu trúc của gói dữ liệu lệnh
x Start-of-message (SOM) : một byte ký tựđược định nghĩa dưới dạng ASCII (0x2b). SOM chỉ ra điểm đầu của một gói lệnh.
x Command : một byte mã lệnh được định nghĩa bởi giao thức kết nối phần mềnm máy tính x Data Part : dữ liệu được gửi đi
x Checksum: một byte cuối của gói lệnh cho biết số byte dữ liệu được gửi đi sau SOM. Byte kiểm tra tổng này được dùng để kiểm tra sao cho gói dữ liệu không bị sai lạc.
Cấu trúc gói dữ liệu phản hồi
x Start-of-message (SOM) : một byte ký tựđược định nghĩa dưới dạng ASCII (0x2b). SOM chỉ ra điểm đầu của một gói phản hồi.
x Status code : mã trạng thái, đây là một byte được gửi cho biết lệnh mới nhất vừa gửi thành công hay bị lỗi
x Data Part : độ dài dữ liệu, phụ thuộc vào Status code
x Checksum: một byte cuối của gói lệnh cho biết số byte dữ liệu được gửi đi sau SOM. Byte kiểm tra tổng này được dùng để kiểm tra sao cho gói dữ liệu không bị sai lạc.
Một giao diện GUI phải tuân theo cấu trúc gói dữ liệu khi giải mã thông điệp được gửi đi từ MC3PHAC . Hai đặc điểm khác của việc mã hóa là checksum và SOM. Những đặc trưng này cần phải được mã hóa như là lệnh từ thư viện giao tiếp máy tính (PC Master Communication Library). Trong khi SOM dễ dàng định nghĩa thì checksum phải được tính toán.
c. Những lệnh có hiệu lực khi điều khiển bằng phần mềm máy tính :
Giao thức kết nối cũng định nghĩa những lệnh có hiệu lực giữa những thiết bị. Bảng dưới đây liệt kê những lệnh có hiệu lực với MC3PHAC. Trong giao thức kết nối máy tính, lệnh được nhận bởi mã. Lệnh được chuyển giữa những thiết bịđược nhúng trong gói dữ liệu chuyển đi . Gói dữ liệu sẽđược giải mã và thi hành.
d. Những biến dùng cho GUI :
MC3PHAC có khoảng 25 biến được dùng đểđiều khiển hoặc theo dõi hoạt động của động cơ tron chếđộđược điều khiển từ máy tính. Mỗi biến có định dạng đặc biệt riêng để phù hợp với GUI. Những biến này có thểở dạng chỉđọc (read only), chỉ ghi (write only),hoặc cảđọc và ghi. Thêm nữa, kích cỡ và thể loại các biến này có thể khác nhau, có thể từ 1 đến 4 byte dưới dạng interger, dạng thực hoặc những giá trị hữu hạn
MC3PHAC Variable Address Size (Bytes)
Commanded direction 0x1000 W 1
Command reset 0x1000 W 1
PWM frequency 0x1000 W 1
Measured PWM period 0x00A8 R 2
PWM polarity 0x1000 W 1 Dead time 0x0036 R/W 1 Base speed 0x1000 W 1 Acceleration 0x0060 R/W 2 Commanded Frequency 0x0062 R/W 2 Actual Frequency 0x0085 R 2 Status 0x00C8 R 1 Voltage boost 0x006C R/W 1 Modulation index 0x0091 R 1 Maximum voltage 0x0075 R/W 1 Bus voltage 0x0079 R 2
Fault timeout 0x006A R/W 2
Fault timer 0x006D R 2
VBus deceleration value 0x00C9 R/W 2 VBus RBrake value 0x0064 R/W 2 VBus brownout value 0x0066 R/W 2 VBus overvoltage value 0x0068 R/W 2
Speed in ADC value 0x0095 R 2
Setup 0x00AE R 1
Switch in 0x1000 R 1
Reset status 0xFE01 R 1
e. Ví dụ về giao thức thông tin với thiết bị :
Dưới đây là ví dụ chỉ cho ta biết về việc mã hóa và giải mã những gói dữ liệu gửi đi để thực hiện lệnh thay đổi tần sốđộng cơ của MC3PHAC. Ví dụ này cũng miêu tả việc kết hợp giữa mã điều khiển của MC3PHAC qua giao thức kết nối qua máy tính. Với mỗi lệnh được gửi tới MC3PHAC thì máy tính sẽ chờ thiết bị phản hồi. Tất cả những đặc điểm này cần phải được xem xét kĩ trong việc phát triển giao diện người dùng cho MC3PHAC và phải tuân theo những giao thức thông tin giữa những thiết bị.
Nhiệm vụ : Gửi lệnh thay đổi tần số
• Gói dữ liệu lệnh đã mã hóa : 2B E4 00 62 60 00 5A
– 0x2B start-of-message character (SOM) = ASCII ‘+’ – 0xE4 lệnh để viết 2 byte dữ liệu
– 0x0062 địa chỉ của lệnh thay đổi tần số – 0x6000 giá trị tần số cần thay đổi – 0x5A checksum : kiểm tra tổng • Gói dữ liệu phản hồi để giải mã : 2B 00 00
– 0x2B start-of-message character (SOM) = ASCII ‘+’ – 0x00 phản hồi : tác vụđã hoàn thành
– 0x00 Checksum