Программное обеспечение многоканального блока формирования сигналов

Необходимой частью прибора является программное обеспечение, состоящее из компьютерной программы, которая должна передавать результаты синтеза от формируемых сигналов на микропроцессор. И программа микропроцессора, который принимает и записывает сигнал, а затем в режиме между записями поддерживает работу генератора. Программное обеспечение разработанного БФС состоит из двух взаимосвязанных частей: программа микропроцессорного блока управления работой электронной схемой прибора и программа для персонального компьютера, обеспечивающая загрузку требуемых цифровых массивов для формируемых импульсов. Возложив задачу формирования массивов цифровых временных отсчетов на управляющий системой компьютер, алгоритм работы спроектированного устройства удалось существенно упростить, снизив требования к самому устройству и временным характеристикам программируемых процессов.

Программа работы БФС написана на языке ассемблер микропроцессоров серии MSC51 с учетом особенностей и характеристик процессора DS89C420. На рисунке 1 представлен алгоритм работы микропроцессорного блока управления БФС.

Рисунок 1. Алгоритм работы микропроцессорного БФС

В блоке инициализации 2 осуществляется установка начальных режимов работы: устанавливается указатель стека, определяется режим прерываний, определяются параметры обмена данными с компьютером по последовательному порту, зависящего от выбранной тактовой частоты микропроцессора. Блок 2 алгоритма определяет также и режим команды MOVX, обеспечивающей обращение к внешней памяти и определяющей время выборки цифровых отсчетов формируемых импульсов. Эти установки совместно с программой, реализующей блок 4 алгоритма обеспечили период временной дискретизации цифровых отсчетов импульсов равным 1мкс.

Блок 3 алгоритма, задающий начальные значения сигналов каналов, формирует их для обеспечения возможности контроля временных и амплитудных характеристик и работоспособности каналов БФС. Пример сигнала инициализации, представляющего пилообразно нарастающее напряжение, формируется за счет последовательной записи возрастающих на единицу отсчетов амплитуды сигнала размерностью в 1 байт (рисунок 2). После записи 256 значений достигается максимальное значение сигнала, а затем процесс повторяется. Такой сигнал позволяет контролировать как амплитудные, так и временные характеристики канала.

Рисунок 2. Сигнал одного из каналов при инициализации

В конце каждого периода запуска импульса БФС, формирующего регулируемый период следования импульсов, происходит также опрос внешнего компьютера (блок 5 алгоритма). При отсутствии сигнала процесс зацикливается, обеспечивая периодичность посылок и возможность наблюдения сигнала.

 Если от компьютера приходит сигнал, то программа переходит в режим ввода новых параметров импульса. Первый полученный байт интерпретируется как номер канала, в котором необходимо модифицировать импульс (блок 7). Затем последовательно принимаются значения временных отсчетов нового импульса и заносятся в соответствующую область памяти (блок 8). После окончания процедуры записи программа возвращается к воспроизведению записанных в памяти сигналов.

Программное обеспечение для компьютерного управления загрузкой формируемых импульсов выполнено в пакете LabVIEW – отличающегося, помимо языка графического программирования, наличием встроенных виртуальных инструментов для работы с внешними приборами. В частности, имеется возможность обеспечить ввод-вывод информации по последовательному порту. На рисунке 23 показана передняя панель виртуального стенда для управления БФС.

Рисунок 3. Передняя панель виртуального стенда управления БФС

В левой части панели окна программы установлены управляющие элементы (регуляторы) для настройки параметров последовательного порта. В верхней левой части устанавливается «байт для вывода», соответствующий номеру канала модифицируемого сигнала. В верхней правой части панели установлены индикаторы, позволяющие контролировать процесс обмена информацией, цифровые значения временных отсчетов формируемых импульсов передаваемые в БФС.  Графическое представление выводимого импульса, а также импульсов, сформированных для всех остальных каналов системы излучения, показаны на остальной части передней панели виртуального инструмента для управления БФС.

Программа для «LabView» представляет собой так называемую блок-диаграмму графических символов процедур обработки. Принципы её работы и фрагменты программы описаны в промежуточном отчете по работе. Представленная на рисунке программа позволяет работать с любым БФС с числом каналов, меньшим 40. При этом на диске компьютера должны быть сформированы соответствующие файлы с последовательностью цифровых отсчетов, рассчитанных в процессе решения задачи синтеза гидроакустической системы.