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3．通信接口与DEV应用程序 硬件电路就好像是手和脚，真正指挥手脚动作的要靠软件。我做的这个图示仪，最复杂的部分其实是软件。从总体上讲，软件分成三个部分。 第一部分是单片机部分的设备测试操作软件（简称DEV软件）； 第二部分是实现PC和单片机的通信协议软件； 第三部分是PC机上实现测试控制，数据处理，GUI界面展示的软件； 这里先介绍第一部分和第二部分的软件。第三部分的软件最复杂，工作量也最大，要在单独的部分介绍。 3.1 DEV软件 之所以称为设备测试操作软件。主要还是基于能通过软件做的，都通过软件做；能让PC干的活都让PC干。在硬件设备部分，单片机只执行最基本的测试操作。DEV软件主要做以下几件事： 1． 初始化 a) 对单片机端口初始化：现在的版本里端口基本没有，初始化很简单。 b) 初始化DA模块：MCP4725有封装好的Arduino应用包。只要调用现成的函数就可以创建DA对象实例，初始化DA芯片； c) 初始化AD模块：ADS1115也有封装好的Arduino应用包。只要调用现成的函数就可以创建AD对象实例，初始化AD芯片； 2． 等待从串口接收PC发来的指令 3． 当收到有效的指令后，开始执行指令。目前定义的指令有以下三条： 0x10: 初始化设备。 将所有的输出都置零 0x20: 测量。 根据收到的测量模式（mode），Ib/Vb，Vc的值，设置DA输出（先输出Ib，再输出Vc），读取AD的结果（Vbe采样值，Ic采样值，2.5V参考电压采样值）。将测试结果按通信协议打包后发回给PC； 测量模式目前只定义了两种： 1）工程模式：工程模式下，通过DA设定了Ib和Vc，读取AD采样结果后，Ib，Vc保持不变。这样便于交互式调测时了解实际输出的电压情况； 2）正常模式：正常模式下，测量完成后，将Ib，Vc清零。这在正常测量时非常重要，可以有效避免器件发热而导致特性漂移。 0x50:Echo 返回当前状态。基本就把PC发送过来的指令，在原样返回。返回时还带有当前的Ib, Vc，Vref采样值。特别是2.5V参考电压Vref非常有用。PC侧可以了解当前的Vref实际值，再基于这个值对要测量的数据进行编码，可以减少误差。 4． 自检测试 这部分其实是单独的应用。按照一定规律自动生成Ib，Vc，对Ib， Vc进行编码，通过DA发送；然后再采样回来，解码；将解码结果通过USB串口发送出来。利用Arduino开发环境自带的串口监视器，可以了解当前硬件的工作状况。 3.2 通信协议 通信协议的基本结构包括四层：最底层是物理层，确保物理连接可靠；之上是通信链路层，定义数据交换的基本格式；再往上是建立通信连接的网络层，确保信息可靠交换；最上层是应用层，执行真正的测试任务。
PC和测试硬件之间的物理层是通过USB接口连接。 链路层是仿真的RS232串口协议。因此，在PC侧需要根据Arduino Nano上串口芯片的型号安装虚拟串口软件，PC的设备管理才能发现硬件串口号；我买的这个Arduino Nano串口芯片是CH340，PC侧必须要安装CH340的驱动程序。 由于是仿真的串口，所以无论是PC侧，还是硬件设备侧，通信口的初始化与串口初始化是一样的。发送和接收函数也是面向字符的串口操作函数。 在链路层之上是建立通信连接的网络层。这一层要确保PC发送给设备（DEV），以及DEV返回给PC的消息能被准确的接收和解析。这就涉及到通信消息字段的定义，已经通信协议的实现； 在最上层是执行测试的应用层。负责对要设置的ib，vc进行编码，调用低层函数发送指令消息，并接受指令执行结果，对结果进行解码，解析。 3.2.1 通信消息字段定义
PC->DEV: 包括12个字节，4个部分。如下图：
DEV->PC：包括16个字节，5个部分。如下图：
由于消息字段是固定长度的字节串，不能直接传浮点数。哪怕是整数也不行。需要把要设置的ib， Vc转换成和DA匹配的字节串。因此数据的编解码，电平平移的计算，都在PC侧完成。只将编码后的适合DA转换的字节串发送个测试设备；而测试设备在完成采样后，直接将采样的结果（16bit）转换成4个16进制字节串发送给PC；由PC解析出最终的结果。这也符合把能让PC干的活都交给PC干的原则。 3.2.2网络层握手协议 为了保证PC和设备可靠通信，设计了一个简单的握手协议。 l 由PC发往DEV的每条信息，DEV首先原样返回，作为握手信号，然后再解析消息内容。根据消息中的指令，完成动作后，立即发送结果给PC； l PC侧在发送完消息后，首先读取第一条消息，如果和发送的消息一致，说明对端接收正常；然后再等待读取第二条消息，就是对指令的反馈； DEV发送给PC的消息就不考虑握手协议了。
网络层的工作方式如下图：
3.2.3 应用层测量控制 原来并没有考虑设计应用层的测量控制协议。通常情况就是根据要设定的Ib，Vc，根据硬件设备的DA分辨率进行编码，然后就发送给设备进行测试了。 但在当前版的硬件电路里，可以随时采集Vref的值。这个值就是当前的0电位值，这个值的两倍就是当前DA工作的参考压值，以此可以计算出更准确的DA分辨率。利用这个实时计算出的分辨率对要设定的数据进行编码，准确度也会提高。 因此设计了一个简单的应用层控制协议。即每次发送测试指令前，先发一个ECHO指令，获取当前设备的状态及Vref值，以这个值对要发送的ib，Vc进行编码。然后在发送测试指令，获取测试结果。
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98222| 330
发表于 2019-4-19 22:03
楼主
光看一眼就知道不可能在200以下。
期待楼主的最终版本套件