1 概述

傳感器（英文名稱(chēng)：transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器按用途可以分為力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線(xiàn)輻射傳感器、熱敏傳感器等。

隨著集成度的不斷提高，多種傳感器集成到一個(gè)模塊，已經(jīng)非常普遍。模塊的生產(chǎn)廠(chǎng)商，對(duì)外提供一組通信協(xié)議，供模塊使用者和模塊進(jìn)行通信，從而方便地獲取傳感器的測(cè)量數(shù)值。

本文通過(guò)一個(gè)實(shí)際的例子，介紹如何通過(guò)上位機(jī)軟件，對(duì)一個(gè)多軸傳感器模塊的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并用曲線(xiàn)圖表顯示溫度數(shù)據(jù)。本例子的硬件架構(gòu)如下圖所示。

傳感器模塊數(shù)據(jù)輸出： 溫度、加速度、角速度、磁場(chǎng)等

傳感器模塊數(shù)據(jù)接口： 串口，波特率9600（默認(rèn)）

傳感器模塊串口上位機(jī)連接：使用USB-TLL串口模塊連接，VCC接VCC，TX接RX，RX接TX，GND接GND。

本例子上位機(jī)使用格西測(cè)控大師編寫(xiě)，最終效果如下圖所示。

2 通信協(xié)議

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設(shè)備通信有兩種方式，一種是DirectIO方式，也就是直接通過(guò)設(shè)備通信協(xié)議進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，這種方式需要了解設(shè)備的通信協(xié)議；另外一種是間接調(diào)用動(dòng)態(tài)庫(kù)的方式，這種方式只需要了解動(dòng)態(tài)庫(kù)的接口函數(shù)即可。

本文的實(shí)驗(yàn)例子是通過(guò)DirectIO方式進(jìn)行通信。下面我們來(lái)介紹一下所用到的采集通信命令，通信命令幀結(jié)構(gòu)如下圖所示。傳感器模塊持續(xù)的向串口發(fā)送通信命令幀。

3 創(chuàng)建項(xiàng)目、設(shè)備接口和變量

3.1 第1步 新建項(xiàng)目

啟動(dòng)格西測(cè)控大師，在左上角菜單中選擇“新建項(xiàng)目”，然后在彈出的“新建項(xiàng)目”對(duì)話(huà)框中，填寫(xiě)項(xiàng)目名稱(chēng)“溫度采集與顯示項(xiàng)目”，然后點(diǎn)擊“瀏覽…”按鈕，選擇保存路徑和填寫(xiě)項(xiàng)目文件名“溫度采集與顯示項(xiàng)目”，最后點(diǎn)擊“確定”按鈕。

3.2 第2步 添加串口設(shè)備

在項(xiàng)目管理器中選擇“設(shè)備與接口”節(jié)點(diǎn)，然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇“新建設(shè)備…”。

彈出新建設(shè)備對(duì)話(huà)框中，選擇“串口”，點(diǎn)擊“確定”。

彈出設(shè)備屬性對(duì)話(huà)框，填寫(xiě)“設(shè)備名”和其他設(shè)備參數(shù)，最后點(diǎn)擊“確定”按鈕。其中，“設(shè)備名”是設(shè)備的標(biāo)識(shí)，可以是任意字符串，引用設(shè)備必須使用設(shè)備名。

3.3 第3步 添加變量

本例子用到變量容器、表達(dá)式變量和TXT文件變量。

TXT文件類(lèi)型變量：當(dāng)其所有子變量都改變過(guò)后，形成一條記錄，保存到文件中。本例子中的時(shí)間數(shù)據(jù)通過(guò)表達(dá)式變量自動(dòng)生成，而溫度數(shù)據(jù)，每次采集完畢后通過(guò)數(shù)據(jù)綁定的方式把采集序列中的溫度值分別賦給“溫度值”變量，即可生成一條記錄。

表達(dá)式變量：保存采集時(shí)間和溫度值，采集時(shí)間使用系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，溫度值通過(guò)采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)表達(dá)式運(yùn)算（除以100）得到。

其中，F(xiàn)requency表示變量數(shù)據(jù)每秒鐘的觸發(fā)次數(shù)， 每次觸發(fā)，根據(jù)表達(dá)式計(jì)算產(chǎn)生變量的值；如果 Frequency<=0，則不能定時(shí)觸發(fā)表達(dá)式計(jì)算，只有對(duì) Value 屬性賦值，才可以觸發(fā)表達(dá)式計(jì)算進(jìn)而產(chǎn)生新的變量值。

4 編寫(xiě)采集序列

本例子用到的步驟類(lèi)型： While和Message。

其中Message步驟是報(bào)文步驟，可以通過(guò)自定義報(bào)文結(jié)構(gòu)來(lái)編寫(xiě)通信協(xié)議，可以自定義任意結(jié)構(gòu)的通信協(xié)議，非常方便和設(shè)備進(jìn)行通信。

運(yùn)行測(cè)試的時(shí)候，我們可以打開(kāi)序列數(shù)據(jù)面板查看通信的過(guò)程數(shù)據(jù)。

5 設(shè)計(jì)用戶(hù)界面

本例子用到的控件：LineChart（曲線(xiàn)圖）、TableGrid（數(shù)據(jù)表）。

控件關(guān)鍵配置：

LineChart：

ChartSeries屬性（格式為“<系列名稱(chēng) 1>,<X變量名>,<Y變量名>;<系列名稱(chēng) 2>,<X變量名>,<Y變量名>;…“ ；本例子設(shè)置為：溫度曲線(xiàn),時(shí)間,溫度值）

DataProvider屬性：綁定“采集變量表/溫度數(shù)據(jù)”變量容器

TableGrid：

DataSeries屬性（格式為“<變量1名>,<列1名稱(chēng)1>; <變量2名>,<列2名稱(chēng)>;…“ ；本例子設(shè)置為：時(shí)間,時(shí)間;溫度值,溫度值 ）

DataSource屬性：綁定“采集變量表/溫度數(shù)據(jù)”變量容器

6 編寫(xiě)仿真序列進(jìn)行調(diào)試

實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們經(jīng)常使用仿真的方式進(jìn)行軟件調(diào)試，使得開(kāi)發(fā)進(jìn)程更加可控。下面，我們從這個(gè)例子出發(fā)，探討一下如何編寫(xiě)仿真序列。

本例子的傳感器模塊是串口通信的，故在仿真時(shí)我們選擇用虛擬串口軟件（VSPD虛擬串口軟件）虛擬一對(duì)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真程序和實(shí)際程序的對(duì)發(fā)。

按以下步驟創(chuàng)建仿真序列：

1、創(chuàng)建串口“串口-仿真器”，保證和“串口”是虛擬軟件創(chuàng)建的一對(duì)交叉互聯(lián)的串口。

2、創(chuàng)建循環(huán)發(fā)送的序列，其中一個(gè)Message類(lèi)型步驟用于發(fā)送仿真的幀到“串口-仿真器”。

3、編寫(xiě)“發(fā)送溫度幀”步驟的腳本，生成隨機(jī)溫度值。

7 總結(jié)

隨著測(cè)控軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的日益成熟，測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)越來(lái)越注重低代碼、配置型系統(tǒng)，也就是說(shuō)整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)建，就像搭積木一樣，把各個(gè)功能硬件，通過(guò)低代碼型、配置型的測(cè)控軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，有機(jī)的組合起來(lái)，達(dá)到多快好省的“量身定制”自動(dòng)化系統(tǒng)。