1引言

許多測(cè)試系統(tǒng)要求在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)能實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如果測(cè)試過(guò)程不連續(xù)，或者測(cè)試位置在前而采集在后，二者之間不能同步，將不可避免地產(chǎn)生誤差。為了提高測(cè)量精度，運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集必須實(shí)現(xiàn)同步。目前，美國(guó)NI公司提供的PCI總線(xiàn)E系列數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡都嵌入了RTSI（Real-TimeSystemIntegration）總線(xiàn)，它可以滿(mǎn)足需要精確同步和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理的測(cè)試系統(tǒng)的要求。本文主要介紹如何利用RTSI總線(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集之間的同步。

2RTSI總線(xiàn)

RISI總線(xiàn)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)集成總線(xiàn)，它是一種專(zhuān)用高速數(shù)字總線(xiàn)，專(zhuān)門(mén)提供NI產(chǎn)品（包括圖像采集和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品）之間的高速互連。RTSI總線(xiàn)包括7根觸發(fā)線(xiàn)，用于創(chuàng)建NI的測(cè)量、圖像采集和運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備以及接口板卡之間靈活的同步關(guān)系。通過(guò)軟件設(shè)置可將其他觸發(fā)信號(hào)路由到RTSI總線(xiàn)上，也可以將RTSI總線(xiàn)信號(hào)路由到其分觸發(fā)信號(hào)線(xiàn)上作為觸發(fā)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)l路信號(hào)驅(qū)動(dòng)多個(gè)設(shè)備，達(dá)到同步的目的。通過(guò)RTSI總線(xiàn)，可用1個(gè)公共的觸發(fā)或定時(shí)事件實(shí)現(xiàn)幾個(gè)功能事件同步。RTSI總線(xiàn)的典型應(yīng)用包括觸發(fā)圖像采集、基于運(yùn)動(dòng)事件的數(shù)據(jù)采集測(cè)量、捕獲基于外部事件到運(yùn)動(dòng)控制器的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)位置等。

對(duì)于PCI總線(xiàn)E系列數(shù)據(jù)采集卡，有15種信號(hào)與RTSI總線(xiàn)相連，包括時(shí)基信號(hào)、數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘、D/A輸出時(shí)鐘、板上通用計(jì)數(shù)器信號(hào)、外部PFI（可編程輸入）信號(hào)等，如圖1所示。

3運(yùn)動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集的同步

測(cè)試系統(tǒng)中采取的同步方式一般有二種：一種是運(yùn)動(dòng)控制卡控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)到某個(gè)指定位置，數(shù)據(jù)采集卡能實(shí)時(shí)采集該位置上的數(shù)據(jù)，這種方式稱(chēng)為中斷;另一種同步方式是如果電機(jī)運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)數(shù)據(jù)采集卡采集到滿(mǎn)足某種條件的信號(hào)，則需要記錄電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)位置，這種方式稱(chēng)為捕獲。本文主要討論中斷同步方式。

3.1中斷方式

中斷分為絕對(duì)位置中斷、相對(duì)位置中斷及周期性位置中斷。絕對(duì)位置中斷是指當(dāng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)到某絕對(duì)位置時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡將產(chǎn)生外部中斷信號(hào);相對(duì)位置中斷是指當(dāng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)位置相對(duì)于允許電機(jī)產(chǎn)生中斷時(shí)的位置之差滿(mǎn)足設(shè)定的條件時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào);求模位置中斷是指每相對(duì)于某個(gè)設(shè)定的位置都將產(chǎn)生1個(gè)中斷信號(hào)。因此可以根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的不同需要決定采取什么樣的中斷方式。

3.2同步的原理

當(dāng)運(yùn)動(dòng)控制卡控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)，編碼器上返回的位置信號(hào)一旦符合設(shè)定的位置條件，將發(fā)出1個(gè)中斷信號(hào)。該信號(hào)可作為數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)的觸發(fā)條件，使采集卡能實(shí)時(shí)采集所需數(shù)據(jù)。運(yùn)動(dòng)控制卡和數(shù)據(jù)采集卡可以通過(guò)RTSI總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)二者之間的同步。運(yùn)動(dòng)控制卡產(chǎn)生的中斷信號(hào)通過(guò)內(nèi)部電路傳送到RTSI輸出引腳，目前RTSI輸出引腳主要有7個(gè)（RTSIO-RTSl6）。RPSI輸出引腳可通過(guò)外部電纜與數(shù)據(jù)采集卡的RTSI引腳相連。采集卡的RTSI引腳也可以通過(guò)內(nèi)部電路與其控制信號(hào)（見(jiàn)圖1）相連，從而實(shí)現(xiàn)二者之間的同步。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)控制卡控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)到某個(gè)指定位置時(shí)將產(chǎn)生中斷信號(hào)，該中斷輸出信號(hào)可連接到運(yùn)動(dòng)控制卡的RTSI引腳，運(yùn)動(dòng)控制卡的RTSI引腳與數(shù)據(jù)采集卡的RTSI引腳相連。而在采集卡內(nèi)，RTSI引腳信號(hào)作為系統(tǒng)的掃描時(shí)鐘，與采樣時(shí)鐘信號(hào)相連，因此運(yùn)動(dòng)控制卡每產(chǎn)生1個(gè)中斷信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡便進(jìn)行1次通道掃描，讀取各個(gè)傳感器上采集的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)將存放在設(shè)置的緩沖區(qū)中。而一旦緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)已滿(mǎn)，則通過(guò)多線(xiàn)程的方式顯示到屏幕上。這樣就實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集之間的同步。