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1、毕业设计（论文）开题报告题目：舵机通讯测试软件研制院 （系） 电气工程及自动化学院 专 业 测控技术与仪器 学 生 曹聪 学 号 1090110108 班 号 0901101 指导教师 刘大同 开题报告日期 2013年3月 28日 哈尔滨工业大学教务处制2013年3月说 明一、开题报告应包括下列主要内容：1课题来源及研究的目的和意义；2国内外在该方向的研究现状及分析；3主要研究内容；4研究方案及进度安排，预期达到的目标；5为完成课题已具备和所需的条件和经费；6预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；7主要参考文献。二、对开题报告的要求1开题报告的字数应在3000字以上；2阅读的主要
2、参考文献应在10篇以上，其中外文资料应不少于三分之一。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。3参考文献按在开题报告中出现的次序列出；4参考文献书写顺序：序号 作者.文章名.学术刊物名.年，卷（期）：引用起止页。三、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。四、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在院（系）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 哈尔滨工业大学目 录1课题来源及研究的目的和意义12国内外在该方向的研究现状及分析12.1舵机控制和测试接口技术发展现状分析12.2串行通讯技术现状分析22.2.1RS-485通讯方式22.2.2HDLC通讯协议
3、42.3Labwindows/CVI开发环境43主要研究内容53.1主要技术要求53.2主要研究内容64研究方案及进度安排，预期达到的目标74.1研究方案74.1.1硬件板卡介绍74.1.2PCI驱动开发方案84.1.3CVI程序开发方案104.2进度安排124.3预期达到的目标125为完成课题已具备和所需的条件和经费136研究过程中可能遇到的困难和问题，解决的措施137主要参考文献141 课题来源及研究的目的和意义本课题属技术研发类，来源于某实际工程项目。舵机通讯测试系统，主要是完成对飞行器舵叶控制电机（舵机）的性能测试，功能一个是给出相应舵机动作指令，同时查看舵机是否正确完成动作，另一个功
4、能是对舵机工作时的状态进行监控，给出动态的实时图像，以监测舵机工作的稳定性。即设计RS-485通讯接口的舵机测试系统软件，实现测试系统与舵机控制系统的数据交互，并完成对舵机的性能测试和功能验证，开发可视化图形显示界面，通过对数据的解析和运算处理，显示出舵机实际运行特征曲线，实际的系统软件开发，将应用于实际的舵机测试系统，具有一定的应用价值。本课题即利用Labwindows/CVI开发环境完成PC机控制舵机的指令，通过RS85串口通讯完成数据的传输，加深对通讯协议的理解。通过后续数据处理等全套工作的完成锻炼对工程项目整体的把握，具有重要的科研意义。通过本课题的设计工作，使学生学习和理解串行通讯的
5、基本概念，了解RS-485通讯接口、HDLC协议等概念和实现方法、串行数据的收发控制及Labwindows/CVI软件开发方法。本课题的成果将应用于舵机性能的测试与控制，能够极大的锻炼学生软件开发的能力，以及掌握一定的系统软件调试能力。2 国内外在该方向的研究现状及分析2.1 舵机控制和测试接口技术发展现状分析舵机作为飞行器最基本的输出执行机构广泛应用于各种飞行器的姿态控制中。舵机控制系统是典型的位置伺服控制系统，其性能的好坏直接影响飞行器飞行过程中的动态品质1。传统的舵机控制系统主要采用模拟控制方法或者单片机、DSP 构成的数字控制器。模拟控制器体积大、重量大，易受干扰，难以调试，检验测试也
6、不直观，制约着电动舵机的综合性能。而采用单片机、DSP 构成的数字控制器，同样也存在着体积较大，控制通道有限，控制周期较长，难以实现对多台电机的控制，因此在体积狭小的空间内同样受到制约。现代舵机控制系统普遍向小型化、全数字、多通道方向发展，针对实际项目需求，对该类型的舵机控制系统的关键技术进行研究，研制出满足工程应用的超小型、全数字舵机控制系统。作为飞行器中最主要的执行部件，能否快速、准确地完成对舵机的控制直接关系到飞行器的自主控制效果。因此，舵控系统成为自主飞行控制系统中最重要的组成部分之一，它的主要功能是接收机载计算机发出的控制指令，实现对控制指令的采集、分析和处理，并根据控制指令向舵机输
7、出连续可调的舵控信号，操纵飞行器上各舵机完成预定动作2。本课题中，由于舵机是被测对象，原来大多都是模拟信号接口，现在转换成为串行通讯控制接口（即485接口），所以，本次实现对于舵机的测试，也采用串行通讯测试的方式。图 2-1 串/并行通讯方式一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。信息只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；信息能够同时双向传送则称为全双工。 串
8、行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。在单片机中，主要使用异步通讯方式。串行通信使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。而并行通讯是一组数据的各数据位在多条线上同时被传输的传输方式。并行通信时数据的各个位同时传送，可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。2.2 串行通讯技术现状分析2.2.1 RS-485通讯方式 在串行通讯的技术标准中，最被人们熟悉的便是EIA232、EIA-422和EIA485，也就是以前所
9、称的RS-232、RS-422和RS-485。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在工业通信领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。目前EIA-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。EIA-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。EIA-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通信。标准规定，EIA232的传送距离要求可达50英尺（约15米），最高速率为20kbps。图2-2 RS-232接口由于EIA-232存在传输距离有限等不足，于是EIA-422诞生了。EIA-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了一种平衡通信接口，将
10、传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（约1219米），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。当然，EIA422也有缺陷: 因为其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，所以在100kbps速率以内，传输距离才可能达到最大值，也就是说，只有在很短的距离下才能获得最高传输速率。一般在100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。另外有一点必须指出，在EIA-422通信中，只有一个主设备（Master），其余为从设备（Slave），从设备之间不能进行通信，所以EIA-422支持的是点对多点的双向通信。 为扩展应用范围，EIA于1983年在EIA-422基础上制定了EIA
11、-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA-485是从EIA-422基础上发展而来的，所以EIA-485许多电气规定与EIA-422相仿，如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻、最大传输距离约为1219米、最大传输速率为10Mbps等。但是，EIA-485可以采用二线与四线方式，采用二线制时可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与EIA-422一样只能实现点对多点通信，但它比EIA-422有改进， 无论四线还是二线连接方式总线上可接多
12、达32个设备。RS-485（其后均已RS-485代替EIA-485）接口具有高数据传输速率，强抗干扰性，长距离传输和多站能力，能够多点、双向通信，即同一条总线上允许连接多达128个收发器，因此目前在银行、通信、军工等领域得到越来越广泛的使用。另外，RS485采用差分信号负逻辑，+2V+6V表示“0”，- 6V- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连
13、接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：（1） 共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。（2） EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。表2-1两种基本接口的硬件标准及电气特性类型传输方式最多驱动和接收器数量最高传输速率最大传输距离RS-232非平衡传输120Kbit/s15mRS-485差分平衡3210Mbit/s1200m(100Kbit/s)2.2.2 HDLC通讯协议HDLC面向比特的同步协议：High Level Data Link Control（高级数据链路控制规程）。 HDLC是面向比特的数据链路控制协议的典型代表，该协议不依赖于任何一种字符编码集；数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现；全
