新型车辆模拟驾驶训练系统动感系统设计

　　3.1.5 HMR3000姿态数据的查询指令

　　HMR3000启动后会按照指定的工作模式发送数据， 一般会选择连续工作方式。需要查询当前的数据状态和具体数值时需要使用查询指令。HPR格式的查询指令为

$PTNT，HPR*78 ∥查询HPR格式的数据状态

　　3.1.6 HMR3000与MCU的接口连接

　　由于HMR3000与外界的串行通信采用的是自身所带的RS-232接口，与MCU串行数据传输的TTL电平不匹配，所以需要MAX232型电平转换器，如图1所示。

　　3.2 动感数据无线收发系统

　　动感数据无线收发系统采用nRF905型无线收发模块，该模块具有以下突出特点：

●三频段收发合一，工作频率为国际通用的ISM频段433/868/915 MHz；

●GMSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制领域；

●采用DSS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好；

●灵敏度高，达到-100 dBm；

●工作电压低(2.7 V)，功耗小，待机状态仅为1 μA，可满足

低功耗设备的要求；

●最大发射功率达+10 dBm；

●具有多个频道(最多170个以上)，能满足需要多信道工作的特殊应用；

●工作速率最高可达76.8 kb/s；

●外围元件数目少(仅10个)，基本上无需调试；

●由于采用低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，使用距离最远可达l 000 m。

　　此外，由于nRF905是一款收发一体化的无线传输电路，带有调制器和解调器，发送时可以自动打包，接收时可以自动进行地址匹配、自动CRC检验，发送或接收完毕后，其DR引脚会自动设置高电平，以示发送或接收完毕，并且采用SPI接口与MCU通信，因此编程非常方便。它可广泛应用于车辆监控、遥控、遥测、工业数据采集、水文气象监控、非接触RF智能卡、机器人控制、数字音频和数字图像无线传输等领域。

　　nRF905除了负责动感系统中动感数据的无线传输外，还可传输新型车辆模拟驾驶训练系统中模拟驾驶室向模型车发送的油门、灯光、制动、转向、分动箱、离合等控制指令。nRF905与MCU的连接如图2所示，引脚功能说明见表1。

　　3.3 动感平台及其控制系统

　　动感平台是动感系统的执行部分，它由6个液压泵和模拟驾驶室的底板构成。其工作原理是MCU根据传来的动感数据通过继电器驱动电路控制相应继电器，使相应液压泵的相应电磁阀开启或闭合，进而模拟驾驶室上下颠簸、前后俯仰或左右摇摆，如图3所示。

　　4 软件设计

　　由于HMR3000和nRF905分别通过RS-232接口和SPI接口与MCU进行通信，故整个系统的硬件电路相对比较简单，但是，由于HMR3000采用NMEA0183协议格式输出数据，nRF905收发数据又有严格的时序要求，因而软件设计相对比较复杂。

　　4.1 HMR3000与MCU的通信协议

　　HMR3000的串行通信是根据NMEA0183标准制定的简单的ASCⅡ协议，可以在单片机系统中使用RS-232或RS-485接口电路。ASCⅡ码的传输和接收使用1位起始位、8位数据位、无奇偶校验位和I位停止位，每个码有10位。数据传输率可选择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的数据

　　启动HMR3000后，设定好HMR3000的数据单位、进制及其数据采集速率，每次数据采集后HMR3000自动向MCU发送数据。由于它采用 NMEA0183协议标准的HPR格式即“$PTNTHPR，x..x,a,x..x，a，x..x，a*hh”格式输出，此格式中不仅含有效数据 “x..x”和其状态“a”，还包含有‘$’、‘P’、‘T’、‘*’、‘h’等相关格式字符，因此在程序中要加以区分。动感系统中将字符‘$’作为一组有效数据传输的开始，将字符‘*’作为一组有效数据传输的结束，并通过计算接收逗号‘，’的个数判断有效数据的开始。MCU接收HMR3000的数据流程如图4所示。