在小型磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)的調(diào)試過程中，需要由質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件向下位機(jī)發(fā)送間接指令并實(shí)現(xiàn)掃描控制和對離子流的采集、處理、存儲和分析。基于此，本文采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，在VC++ 6. 0 環(huán)境下對質(zhì)譜計(jì)的上機(jī)位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件通過CAN(Controller Area Network) 總線與質(zhì)譜計(jì)下位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對下位機(jī)的控制和數(shù)據(jù)處理。利用質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件可以替代大量冗雜的人工處理數(shù)據(jù)的工作，而且可以數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集存儲，可以進(jìn)行隨時(shí)再現(xiàn)、分析、從中獲得有用的數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)的丟失。調(diào)試結(jié)果表明，質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)正確，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用性。

1、引言

　　小型磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)主要用于移動(dòng)設(shè)備上或航天器上進(jìn)行氣體成分的定量分析。質(zhì)譜計(jì)主要由物理部分，電控單元( 下位機(jī)) ，高壓電源和質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件等組成^[1]。質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件通過CAN 總線^[2]對質(zhì)譜計(jì)的電控單元進(jìn)行掃描控制，同時(shí)對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行采集、分析、處理和保存。質(zhì)譜計(jì)下位機(jī)采用TI 公司生產(chǎn)的32 位浮點(diǎn)型高性能的DSP 數(shù)字信號處理芯片作為主控芯片，與上位機(jī)軟件通訊^[3]采用雙通道CAN 總線，完成啟動(dòng)指令、質(zhì)譜計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)輪詢指令的接收以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出等功能。質(zhì)譜計(jì)數(shù)據(jù)采集原理如圖1 所示。

2、小型磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

2.1、質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件系統(tǒng)架構(gòu)與工作流程

　　上位機(jī)軟件開始運(yùn)行后，首先進(jìn)行初始化設(shè)置。包括CAN 總線協(xié)議幀格式設(shè)置、波特率設(shè)置、CAN 報(bào)文濾波設(shè)置以及工作模式設(shè)置等。

圖1 質(zhì)譜計(jì)數(shù)據(jù)采集原理框圖

　　在初始化設(shè)置完成后，上位機(jī)等待操作人員發(fā)送開機(jī)指令。下位機(jī)接收到上位機(jī)發(fā)送的間接指令，按照預(yù)先設(shè)置的流程開始工作。包括創(chuàng)建保存數(shù)據(jù)的文本文檔、執(zhí)行2 秒一次的狀態(tài)數(shù)據(jù)輪詢以及1 秒一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)輪詢、將輪詢到的原始數(shù)據(jù)保存到文本文檔中。在程序運(yùn)行到預(yù)設(shè)的時(shí)間后自動(dòng)退出主線程，等待操作人員發(fā)送關(guān)機(jī)指令。

　　上位機(jī)軟件中集成了對原始數(shù)據(jù)處理模塊。通過文件對話框打開上位機(jī)采集的數(shù)據(jù)，采用約定的數(shù)據(jù)格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，獲得狀態(tài)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)并保存到相應(yīng)的文本文檔中。真空技術(shù)網(wǎng)(http://shengya888.com/)公布質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件工作流程圖，如圖2 所示。

圖2 質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)軟件工作流程圖

2.2、質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)與下位機(jī)通信協(xié)議

　　小型磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)上位機(jī)與下位機(jī)通信采用標(biāo)準(zhǔn)CAN 總線。下位機(jī)控制器為SJA1000，接口芯片為PCA82C250。上位機(jī)通過周立功USBCAN - II 接口卡與下位機(jī)通信。周立功CAN接口卡有針對于VC + + 編程環(huán)境的DLL( 動(dòng)態(tài)鏈接庫) ，在上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)過程中直接調(diào)用DLL 的函數(shù)可以縮短軟件的研制周期。CAN 總線物理層協(xié)議和邏輯鏈路層協(xié)議符合CAN 技術(shù)規(guī)范2. 0A 要求。應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計(jì)過程中考慮格式的檢測、容錯(cuò)能力，以保證系統(tǒng)安全可靠，一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的時(shí)效不影響其他通信節(jié)點(diǎn)的通信。上位機(jī)軟件中初始化CAN 接口卡與安全關(guān)閉CAN 接口卡的流程圖如圖3 所示。

圖3 初始化與安全關(guān)閉CAN 接口卡流程圖