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　　摘要,介绍了一种基于.CA接口的光纤熔融拉锥机控制系统的实现过程,该控制系统由0DEFGH实现光功率的采集,由.CA芯片IJ5.CAJ;!实现数据的传输,IK机上的界面程序由%KLL)FD编写。给出了整个系统的电路结构框图,同时也介绍了固件程序结构和流程图,并给出了数据采集的部分程序,对于.CA的驱动程序和主机的应用程序也作了简单的描述。

　　随着计算机技术的迅速发展,对外部总线速度的要求越来越高。通用串行总线,.MNOFPQH’CFRPNH’A:Q,即.CA总线,凭借其即插即用、热插拔以及较高的传输速率等优点,成为IK机与外设连接的普遍标准。

　　熔融拉锥的基本方法就是将两根,或两根以上,去除涂覆层的光纤以一定的方式靠拢,在高温加热下熔融,同时向两侧拉伸,最终在加热区形成双锥体结构的特殊波导器件。在拉锥过程中,计算机需做到对功率模块输出数据的实时处理,当分光比达到预定值后自动关闭拉锥机,并能在界面中随时更改分光比的比值和拉锥的耦合次数。传统的拉锥机的数据采集板,是基于IK5总线,缺点是采集板安装麻烦,易受干扰,占用硬件系统资源,而.CA能够很好地解决这些问题。一个完整的.CA应用包含设备硬件、设备固件、设备驱动程序和应用程序。该系统利用04EFGH片内集成0JK完成模数转换,IJ5.CAJ;!接口芯片完成与主机之间数据的传输。

　　04EFGH是基于增强的0%//5CK结构的低功耗位K6-C微控制器。它具有如下特点,S字节的系统内可编程2’HQT,具有同时读写的能力,即/33,,?;!字节99I/-6,;S字节C/06,

　　B!个通用5U-口线,B!个通用工作寄存器,B个具有比较模式的灵活的定时器U计数器(4UK),片内U外中断,可编程串行.C0/4,面向字节的两线串行接口,;*位+路,路为4V2I与612封装(0JK)具有片内振荡器的可编程看门狗定时器,一个CI5串行端口,以及?种可以通过软件进行选择的省电模式,;,。

　　IJ5.CAJ;!,以下简称为J;!,是ITN’NWQ在.CA;(;协议设备端使用最多的芯片之一。该芯片使用位并行数据线K.,;位地址线用来区分写命令或读写数据。它支持B个.CA端点,内部集成了串行接口引擎(C59)、B!*字节的252-存储器、收发器和电压调整器,!,。它对外部6K.没有任何限制,设计时可以选用自己熟悉的6K.对芯片进行控制,也可以利用ITN’NWQ公司的固件,XNPEYHPF,结构来缩短开发时间、降低风险、减少投资。

　　通道的.CA数据采集系统的硬件包括,04EFGH、J;!接口芯片和.CA主机控制器。04REFGH内部集成了模拟开关和0JK。模拟开关用于选择采样转换哪路信号,0JK进行模拟量到数字量的转换,04EFGH控制0JK的整个采样过程。采样结束后,数据放在内部/06中,在主机软件的控制下,固件响应读写请求并通过IJ5.CRAJ;!接口芯片,将数据传输到主机中。系统整体结构如图;所示。

　　作者简介,罗丽容,;@!,,女,湖北天门人,武汉理工大学信息工程学院硕士研究生基金项目,湖北省自然科学基金资助项目,!**=0A0*=?,

　　由’()*+,-和./0123/&构成的接口电路如图所示。’()*+,-提供的接口信号线(/的-位数据总线%模拟读信号线/,中断信号线振荡器,时钟频率为-:;,/&采用外部振荡电路,频率为$:;。

　　在图中,’=引脚始终接低电平,说明采用单独地址和数据总线配置。’()*+,-的./#?./%口直接与./0123/&的数据总线/#?/%口连接以传输数据。’#脚判断,输入到./012@3/&是命令还是数据。中断口0A(具有中断能力,当./0123/&接受到数据时能触发’()*+,-的外部中断,进入单片机的中断服务。

　　设备固件用于完成123的标准请求和;0/类请求,让操作系统正确枚举设备,并控制’/4、/&及其他外围设备,以完成数据采集和数据传输。设备的固件利用044’B8编程,主要包含以下几个模块,主循环、中断服务程序、123标准请求、厂商请求处理和数据采集模块。固件以一种层次化的结构来完成所有的任务,具体结构如图C所示。

　　(’=D4,。硬件提取层是固件中的最低层代码,执行对./0123/&和单片机的0E7口,以及数据总线等硬件接口访问。相对于单片机而言,./0123/&类似于外扩的一片

　　()./0123/&命令接口,123/&D4,。对./0123/&器件进行操作的模块子程序集。当固件中其他程序需要对./0123/&进行读写时,只需调用其中相应的子程序。

　　(C)中断服务程序(028D4)。028处理由./0123/&产生的中断,从./0123/&收集数据,当它收集到足够的数据时,就建立事件标志,通知主循环已经准备好等待处理。当./012@3/&产生一个中断,4.1对其响应,进入中断服务程序。028先通过./0123/&的中断寄存器判断信息包是发到普通端点,端点&和端点,,还是控制端点,端点#,。

　　($)主循环程序,:(JMD4)。主循环程序首先做初始化0E7口,设置中断等准备工作,然后进入主循环,在主循环内查询事件标志,并作出相应处理。主程序结构流程图如图Q所示。

　　数据采集采用中断模式,当完成-个通道的数据转换,产生一次中断,置S’HK1NSTU,+ND,FO@/IM*V&,单片机检测到S’HK1NSTU,+ND,FO/IM*此标志位,将数据写入端点的0A端点SLWW*K中,第!卷 第$期 罗丽容等,光纤熔融拉锥机的%&’控制系统设计

　　对设备进行读写操作,必须先找到设备,得到设备的符号链接名。应用程序通过调用R8Y*1T [;R,O366*;/6得到取得一个该[%+*相关的设备信息集句柄,调用R8Y*1L98=*;/14;+9R;7G34;6返回设备信息集的一个设备接口元素的环境结构,每次调用该函数返回一个设备接口的信息,重复调用此函数,直至获取设备信息集中所有的设备接口信息,调用R8Y*1[;R+9R;7G34;*;/14;*;R31O 函数就可以得到指定设备接口的详细信息,设备路径, ,然后调用)Z+函数,7;3R;M1O;来打开这个设备,获取这个设备的句柄。

　　打开设备后,就可以利用S71R;M1O;对设备进行写操作,用.;32M1O;对设备进行读操作。 因为S71R;M1O;和.;32M1O;的操作是同步的,函数会一直阻塞到操作完成才会返回。

　　界面中显示的曲线表示两路采集数据的百分比,表示两路光纤中光功率变化的相对百分比。当百分比达到预定的设置值,耦合次数加D 。而耦合次数与设定值相等时,单片机管脚Z’!给拉锥机一低电平,关闭拉锥机。

　　该系统的固件程序用+,,)-.编译并调试通过,应用程序也用-,I IP\;R开发完成,并通过了实验测试。本系统主要利用)]=;:3和Z*+T %&’*D!,结构简单,性能稳定,而且体积小,便于携带,适合于高速数据采集系统与主机进行数据通信,同时在Z,机上可以实时地观察拉锥过程中光功率的变化过程。