通信网络-系统构架及通讯协议

《通信网络-系统构架及通讯协议》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验六系统构架及通讯协议一、实验目的1、了解机器蛇控制系统的构架，以及一般机器人控制系统的组成；2、了解机器人系统中常见的通讯方式；3、学会简单的应用层通讯协议的制定。二、实验背景知识1、机器蛇的控制系统构架3&56+RVW??KHDG??3??4??Q??QVODYHVODYHVODYHVODYH???图1机器蛇的控制系统框架本实验采用简化版的机器蛇系统，整体控制系统的示意框架如上图1。说明：host主机处理器采用Atmega128，slave从机采用Atmega8，每个从机模块控制两个正交向的舵机工作。机器蛇控制系统采用递阶分布式结构，分为组织层、协调层、执行层

2、三层；组织层完成用户界面、任务规划、视频显示处理等功能，协调层完成控制、协调计算和数据分发等功能，执行层完成关节舵机伺服功能。机器蛇的组织层指PC端的控制软件，考虑到实验操作的直接方便，组织层采用超级终端或者串口调试助手，协调层的功能主要由位于机器蛇头部的主机来实现，执行层指各个从机模块。PC的控制软件通过RS232给机器蛇头部主机发送指令数据来控制机器蛇的运动，头部主机接收到指令确认无误后，解析数据帧，处理综合数据后，将各个执行末段舵机的角度以广播方式通过总线分发到各个从机，接着就如上次实验所述来控制舵机的转动了，至此，机器蛇的运动实现了。如上所述，一个一般的机器

3、人控制系统的组成和功能实现，更复杂的系统在各个层次上会有很多不同，但其骨架基本都是一样的。本实验所讲通讯主要指PC和主机之间的通讯。2、常见通讯方式机器人所采用的通讯方式根据实际需要来选择。例如方便性，速度，通讯可靠性，通讯距离，错误处理等，也有功能对网络形式上的要求，当然这些都不是绝对的，只是有个更佳的选择问题。在机器蛇中采用的是串行通讯，与PC通讯用的是RS232接口标准，是最常见最方便得到的接口资源。对于一些简单的应用，几十个甚或上百个字节的通讯数据量来说，通过一些简单的错误处理，都能足够满足我们的需要，再考虑上成本，确实是个不错的选择。当然并非说这就是最佳选

4、择，如果我们的功能要求复杂些，需要更多的设备提供实时可靠数据交换的话，可能就需要选择其他的通讯方式了。这里介绍几种常见的通讯方式。1）CAN（ControllerAreaNetwork）CAN总线原是Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制和测试仪器之间的数据交换而开发的，由于其在数据通信上具有突出的可靠性、实时性和灵活性，应用范围已由原来的汽车行业扩展到了过程工业、机械工业、纺织工业、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械以及传感器等领域。CAN总线是一种多主总线，通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps。CAN总线接口集成了CAN协议的物理

5、层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等工作。它的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，还可以使不同的节点同时接收到相同的数据，数据段长度最多为8个字节，可满足通常的工业领域的一般要求，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性，CAN协议采用CRC校验并提供相应得错误处理功能，保证了数据通信的可靠性，CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计特别适合工业过程监控设备的互联，因此越来越受到工业界的重视，成为当前应用

6、最普遍的现场总线之一。22）IC总线2IC（Inter-IC）总线是由Philips公司推出的一种新型总线标准，是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。2IC总线是串行总线，可发送和接收数据，在CPU和被控IC之间，IC与IC之间进行双向传送。总线上并接的每一模块既是主控器（或被控器）又是发送器（或发送器），这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和数据码两部分，地址码用来选址，确定总线通信的唯一器件，数据码是通信的内容。这样挂在同一条总线上的各控制模块彼此独立互不干扰。通讯过程中，主机通过取得总线的

7、控制权，向具有唯一地址的从机发出信号，得到响应后，再进行下一步骤，直至完成整个通讯，CPU交出总线的控制权，为下一次的通信做好准备。3）RS232/RS485总线目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，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。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。由于RS-232发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。为改进RS-232通信距离短、速度低的缺点，在R