車輛模擬駕駛訓練系統(tǒng)動感系統(tǒng)設計
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4.1 HMR3000與MCU的通信協(xié)議
HMR3000的串行通信是根據(jù)NMEA0183標準制定的簡單的ASCⅡ協(xié)議，可以在單片機系統(tǒng)中使用RS-232或RS-485接口電路。ASCⅡ碼的傳輸和接收使用1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗位和I位停止位，每個碼有10位。數(shù)據(jù)傳輸率可選擇l200 bit/s、2 400 bit/s、4 800 bit/s、9 600 bit/s、19 200bit/s、38 400 bit/s。
4.2 MCU接收HMR3000的數(shù)據(jù)
啟動HMR3000后，設定好HMR3000的數(shù)據(jù)單位、進制及其數(shù)據(jù)采集速率，每次數(shù)據(jù)采集后HMR3000自動向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)。由于它采用NMEA0183協(xié)議標準的HPR格式即“$PTNTHPR，x..x,a,x..x，a，x..x，a*hh”格式輸出，此格式中不僅含有效數(shù)據(jù)“x..x”和其狀態(tài)“a”，還包含有‘$’、‘P’、‘T’、‘*’、‘h’等相關格式字符，因此在程序中要加以區(qū)分。動感系統(tǒng)中將字符‘$’作為一組有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，將字符‘*’作為一組有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y束，并通過計算接收逗號‘，’的個數(shù)判斷有效數(shù)據(jù)的開始。MCU接收HMR3000的數(shù)據(jù)流程如圖4所示。
4.3 nRF905與MCU的通信協(xié)議
nRF905與MCU之間的通信采用SPI通信協(xié)議，使用2條控制信號線CSN、SCK和2條數(shù)據(jù)信號線MOSI、MISO進行通信。CSN用來控制外圍設備的選通(低電平有效)，SCK提供同步時鐘，MOSI、MISO分別為主從設備的輸入/輸出線。在SPI通信過程中，主從設備均在時鐘的下降沿從各自的輸出線輸出1位數(shù)據(jù)，在時鐘的上升沿從各自的輸入線讀入l位數(shù)據(jù)。
4.4 nRF905發(fā)送和接收數(shù)據(jù)
nRF905發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時必須嚴格遵守發(fā)送或接收時序，否則將導致發(fā)送或接收失敗。
4.4.1 發(fā)送數(shù)據(jù)
nRF905的發(fā)送時序如圖5所示，其中．TA-TB是nRF905的命令字寄存器、匹配地址寄存器和發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器編程時間；TD-Tl是發(fā)送啟動脈沖，至少為10μs；T1-T2是nRF905的自動編碼，至少為650 μs；T2-T3是自動發(fā)送數(shù)據(jù)；T3是發(fā)送結束時DR置高電平，表示發(fā)送結束。具體步驟如下：
(1)給nRF905上電后，MCU將TX_EN置為高電平，將TRX_CE置為低電平,使nRF905進入發(fā)送模式；
(2)MCU通過SPI接口按照SPI通信協(xié)議向nRF905寫命令字、匹配地址和將要發(fā)送的數(shù)據(jù)；
(3)使TRX_CE產(chǎn)生1個至少10 μs的發(fā)送脈沖；
(4)nRF905接到發(fā)送脈沖后自動編碼、自動發(fā)送。如果nRF905命令字寄存器中的AUTO_RE-TRAN位被設置為高電平，則nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置高電平；
(5)nRF905發(fā)送數(shù)據(jù)后，DR自動置高電平。MCU可以通過DR判斷發(fā)送完畢與否。以便發(fā)送下一組數(shù)據(jù)。
4.4.2 接收數(shù)據(jù)
nRF905接收時序如圖6所示，具體步驟如下：
(1)給nRF905上電后，MCU通過將TX_EN置低電平和TRX_CE置高電平，使nRF905進入接收模式(圖6中的TA時刻)；
(2)650μs后，nRF905開始檢測有無發(fā)送的數(shù)據(jù)(圖6中的T0時刻)；
(3)當nRF905探測到有接收頻率的載波時，將CD置高電平(圖6中的Tl時刻)；
(4)當nRF905接收完有效匹配地址后，將AM置高電平(圖6中的T2時刻)；
(5)當nRF905接收完有效數(shù)據(jù)且CRC檢驗正確后，將DR置高電平(圖6中的T3時刻)；
(6)MCU在DR變高電平后可以通過SPI讀取nRF905接收的數(shù)據(jù)。
4.5 動感控制部分的編程
根據(jù)硬件電路的連接，可以利用外部中斷0服務程序實現(xiàn)動感的實時控制，這樣，MCU在DR變成高電平后即可控制動感平臺動作，提高了實效性。程序流程如圖7所示。
5 結束語
據(jù)考證，國內現(xiàn)有的車輛模擬駕駛訓練系統(tǒng)均未安裝動感系統(tǒng)。車輛模擬駕駛動感系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前景。本文為該系統(tǒng)的設計提供了切實可行、安全可靠的參考設計方案。
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