2.2 cRIO-9004與單片機的串口通信

　　在本系統中，集成了對于海洋環境物理場直流信號的采集模塊以及姿態儀與漏水報警的控制和數據采集模塊，利用單片機控制各個模塊的采集，將信號通過串口傳給NI cRIO-9004，并在上位機顯示與存儲。

　　姿態儀和環境物理場采集模塊的工作通過上位機給單片機發送命令進行切換，方便測量人員的觀測和控制，同時，當漏水報警啟動時，單片機將傳送報警信號而不再發送其他信號，通過對信號的判斷，進行軟件報警。

　　在對水下測量體進行布放的時候，程序發送姿態儀工作指令給單片機，然后，讀取串口數據，并按照姿態儀的數據傳輸格式，將從串口得到的姿態儀數據提取出來并顯示，同時增加報警判斷，根據需要設定姿態判斷規則，當系統姿態達到一定的角度，程序開始報警。

　　FPGA.vi的程序部分

　　圖4 FPGA.vi的程序部分

　　當水下測量體姿態穩定之后，通過程序設定的切換按鈕，給單片機發送指令，結束姿態儀數據的采集并發送穩恒物理場傳感器工作指令，開始穩恒物理場的數據采集，根據單片機的數據傳輸格式，讀出串口中的字符串，并將其分解，轉換為10進制數值，并根據規則將其換算為實際的物理量，顯示出來。

　　圖5 上位機中DMA的數據讀取和轉換

　　四、結論

本文討論了基于National Instruments公司的NI CompactRIO控制和采集系統和圖形化的編程開發平臺LabVIEW而構建的海洋環境多物理場測量系統。由于很好的利用了NI CompactRIO——小巧而堅固的工業化控制和采集系統靈活，可靠等多項特性，并且結合了LabVIEW這一強大、高效的軟件開發平臺，使得整個自動化控制和采集系統能成功的應用于海洋環境多物理場的測量中，解決了傳統測量系統體積龐大，靈活性差，且操作繁瑣的難題。這也使海上實驗變得更加的方便、快捷和易于維護。通過已研制樣機的實驗，其多點同測，穩定可靠，實時便捷，靈活小巧，低功耗，布放方便等諸多優點，很好地證明了測量系統能夠滿足海上多種物理場實驗的不同參數要求。該系統的成功開發，也展現了NI公司的虛擬儀器技術在測試測量領域內的良好應用前景，為今后海洋環境多物理場測量陣的研制提供了極為有力的參考。