采用無線通信技術(shù)的新型開放式數(shù)控系統(tǒng)

2.新型數(shù)控中無線通信技術(shù)

2.1 802.11通信機(jī)制

目前常用的掌上電腦的無線聯(lián)網(wǎng)方式有GPRS， IEEE802.11（Wi-Fi），藍(lán)牙技術(shù)、家庭網(wǎng)絡(luò)HOMERF 等。這些方式各有優(yōu)劣。IEEE802.11 是1999 年最新版本的無線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)。與藍(lán)牙協(xié)議和家庭網(wǎng)絡(luò)的HOME RF 標(biāo)準(zhǔn)相比IEEE802.11 協(xié)議具有傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，是無線通信技術(shù)發(fā)展的主流。和其他IEEE802.x 標(biāo)準(zhǔn)一樣，802.11 標(biāo)準(zhǔn)著重定義了物理層（PHY）和介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。IEEE802.11 的MAC 層提供對無線共享介質(zhì)的訪問控制。除此之外，還提供支持無線傳輸和站點(diǎn)移動所必須的網(wǎng)絡(luò)連接、認(rèn)證、保密和電源管理等功能。近年來，802.11標(biāo)準(zhǔn)又?jǐn)U展出802.11b、802.11a、802.11g等系列，這些擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)采用的是不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)，使通信速率提高到11Mbit/s、22 Mbit/s至54 Mbit/s，但它們對MAC層協(xié)議沒有重大改變。

2.2 新型數(shù)控中無線通信的具體實(shí)現(xiàn)方案

在新型數(shù)控體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)控P D A 是通過IEEE802.11x 通信協(xié)議與車間服務(wù)器及機(jī)床控制器通信。根據(jù)機(jī)床控制系統(tǒng)的不同配置，其無線通信的實(shí)現(xiàn)方案也不同。主要有以下幾種：

（1） 數(shù)控PDA的無線模塊和單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)相連的無線通信接口電路;
（2） 數(shù)控PDA的無線模塊通過與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的RS232/802.11轉(zhuǎn)換器相連接;
（3） 通過數(shù)控PDA的無線模塊與嵌入式機(jī)床控制器的802.11x無線網(wǎng)卡通信。

在單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中，通過一種基于單片機(jī)無線通訊接口電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)控PDA 與單片機(jī)的無線通信。這種單片機(jī)無線通訊接口電路是由Micrel公司推出的單片發(fā)射器芯片（MICRF102）和單片接受器芯片（MICRF007）組成。工作在國際通用ISM 頻段300～400MHZ，具有ASK 調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)，非常適合于工業(yè)控制領(lǐng)域。同時(shí)它又具備頻率穩(wěn)定性好，接受靈敏度高，功耗底等優(yōu)點(diǎn)?？梢苑奖銛?shù)控PDA 與單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無線通信。其接口電路工作原理如圖4 所示。

對于傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床來說，通常這些設(shè)備所提供的通信接口是普通的RS-232串行接口。如何使這些設(shè)備與數(shù)控PDA 通信呢?一個(gè)經(jīng)濟(jì)、快速的解決方案是，在傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的串行接口上外接一個(gè)RS-232/802.11轉(zhuǎn)換器，將數(shù)控設(shè)備的串口RS-232信號與無線通信信號相互轉(zhuǎn)換，使之符合IEEE 802.11x通信協(xié)議。它使數(shù)控設(shè)備與無線局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，有效地?cái)U(kuò)展了數(shù)控設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信能力，并且最終使固定的數(shù)控設(shè)備可以與自由移控動的數(shù)控PDA實(shí)現(xiàn)無線通信。