KOM: RS232-Kommunikation DS1104-Karte mit PC
Betreuer: Prof. Dr.-Ing Ulrich Schneider
Autor: David Weigt, Louis Holtaple(WiSe 23/24)
Einleitung
Der Artikel behandelt die Kommunikation zwischen der DS1104-Karte und den PC via RS232-Schnittstelle. Dabei versendet der PC die Aufgenommenen Kameradaten an die dSPACE-Karte. Diese wiederum sendet einen Lenkwinkel und eine Längsgeschwindigkeit zurück. Eine C++ Software sowie ein entsprechendes Simulink Modell für den Test der RS232-Kommunikation sind bereits vorhanden. Der Test ergab, dass eine Fehlerfreie Kommunikation nur unter Nutztung einer sehr geringen Übertragungsrate oder unter Nutztung eines für den Anwendungszweck überdimensionierten Pufferspeichers möglich ist (siehe Abschnitt „Ist-Analyse“). Das gesetzte Ziel liegt darin eine Fehlerfreie Kommunikation unter Verwendung eines passenden Puffers von 256 Bytes und der angestrebten Übertragungsrate von 115200 Baut zu erreichen. Zwecks der Genauigkeit sollen dabei auch die Datentypen der Übertragenen Signale bestehen bleiben.
Ist-Stand 23/24 RS232-Kommunkikation
Aufbau der Kommunikation
Der Aufbau der Kommunikation ist in Abbildung 1 dargestellt. Zunächst werden die aufgenommenen Daten vom LiDaR und der Kamera an den PC weitergeleitet. Durch eine Software in C++ wird die Objekt- und Spurerkennung (OSE), sowie das Versenden der OSE-Daten über die RS232 Schnittstelle realisiert. Über ein 9 poliges Sub-D Kabel werden die Daten der OSE an die dSPACE-Karte übermittelt. Die Daten der OSE werden dann in die Berechnung der Bahn- und Spurführung einbezogen. Zur Berechnung der OSE-Daten sendet die dSPACE-Karte den Lenkwinkel und die Geschwindigkeit an den PC zurück. Eine genauere Beschreibung des Kommunikationskonzeptes und der seriellen Schnittstelle findet unter folgendem Artikel: Kommunikation Wintersemester 2022/23 Durch ein Testprogramm können Dummy-Parameter der OSE über die RS232 Schnittstelle an eine baugleiche dSPACE-Karte gesendet werden. Auf der dSPACE-Karte ist ein Simulink-Testmodell des Datenaustauschs der dSPACE-Karte geladen, worüber das Empfangen der OSE-Daten im ControlDesk sichtbar gemacht werden kann.
Problembeschreibung
Beim Test der Kommunikation mit dem Testmodell ergaben sich bei gegebener Übertragungsrate von 115200 Baut Unterbrechungen bei der Übertragung der Dummy-Parameter. Abbildung 2 zeigt die Darstellung der übertragenen Spurparameter A, B und C im ControlDesk. Dabei ist festzustellen, dass jeweils alle drei Werte zu bestimmten Zeiten auf 0 springen. Das bedeutet es gibt Unterbrechungen bei der Übertragung der Spurparameter. Im vorherigen Semester wurde bereits ein Test mit erhöhtem Pufferspeicher der dSPACE-Karte durchgeführt. Bei maximaler Puffergröße konnte bis auf wenige Ausreißer eine Lückenlose Übertragung realisiert werden. Die maximale Puffergröße ist jedoch für den Anwendungsfall zu groß dimensioniert. Desweiteren wurde bereits mit einer kleineren Bautrate experimentiert. Die Bautraten für eine Lückenlose Übertragung waren jedoch zu gering um eine Echtzeitreaktion des Systems zu gewährleisten. Ziel soll es sein mit der Bautrate von 115200 und dem für den Anwendungsfall ausreichendem Pufferspeicher eine Lückenlose Kommunikation herzustellen.
Analyse der Ursachen
Fehlender Handshake bei der Datenübertragung
Für die Kommunikation zwischen zwei RS232 Teilnehmern können spezielle Flags verwendet werden, welche die Gegenseite die Empfangs- und Sendebereitschaft symbolisieren. Eine genauere Beschreibung bietet hierbei folgender Artikel Link. In diesem ist zu sehen, dass sogenannte CTS Flags der Gegenseite die Empfangsbereitschaft signalisieren. So kann sichergestellt werden, dass die Empfangsseite auch wirklich die Daten verarbeiten kann. Eine solche Abfrage kann leicht über die DSpace Karte eingestellt werden. Die Senderseite, also der C++ Code, muss dafür sorgen, dass diese Flags erkannt und nur bei Bestätigung die Daten gesendet werden. Dazu wurden die Folgenden Befehle dem Code hinzugefügt.
// Dient der Abfrage der Empfangsbereitschaft
while (!RS232_IsCTSEnabled(comPortNumber_u16)) {}
Fehlerfafte Löschung des FIFO Speichers
Bei Überlauf des FIFO-Puffers der dSPACE-Karte müssen die alten Daten aus dem Puffer gelöscht werden. Bei der Löschung ist es essentiell, dass die gelöschte Datenmenge der Größe des Datenpakets, welches mit einem Übertragungszyklus gesendet werden entspricht. Andernfalls werden Datenpakete teilweise gelöscht und somit unvollständig am Ausgang des FIFO-Puffers anliegen.
Inbetriebnahme
Nützliche Links
Mögliche Software
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