在小型磁偏轉質譜計的調試過程中，需要由質譜計上位機軟件向下位機發送間接指令并實現掃描控制和對離子流的采集、處理、存儲和分析。基于此，本文采用面向對象的程序設計方法，在VC++ 6. 0 環境下對質譜計的上機位機軟件進行設計與實現。質譜計上位機軟件通過CAN(Controller Area Network) 總線與質譜計下位機進行通信，實現對下位機的控制和數據處理。利用質譜計上位機軟件可以替代大量冗雜的人工處理數據的工作，而且可以數據實時采集存儲，可以進行隨時再現、分析、從中獲得有用的數據，避免數據的丟失。調試結果表明，質譜計上位機軟件設計正確，具有很強的工程實用性。

1、引言

　　小型磁偏轉質譜計主要用于移動設備上或航天器上進行氣體成分的定量分析。質譜計主要由物理部分，電控單元( 下位機) ，高壓電源和質譜計上位機軟件等組成^[1]。質譜計上位機軟件通過CAN 總線^[2]對質譜計的電控單元進行掃描控制，同時對數據信號進行采集、分析、處理和保存。質譜計下位機采用TI 公司生產的32 位浮點型高性能的DSP 數字信號處理芯片作為主控芯片，與上位機軟件通訊^[3]采用雙通道CAN 總線，完成啟動指令、質譜計試驗數據和狀態數據輪詢指令的接收以及試驗數據和狀態數據輸出等功能。質譜計數據采集原理如圖1 所示。

2、小型磁偏轉質譜計上位機軟件的設計

2.1、質譜計上位機軟件系統架構與工作流程

　　上位機軟件開始運行后，首先進行初始化設置。包括CAN 總線協議幀格式設置、波特率設置、CAN 報文濾波設置以及工作模式設置等。

圖1 質譜計數據采集原理框圖

　　在初始化設置完成后，上位機等待操作人員發送開機指令。下位機接收到上位機發送的間接指令，按照預先設置的流程開始工作。包括創建保存數據的文本文檔、執行2 秒一次的狀態數據輪詢以及1 秒一次的試驗數據輪詢、將輪詢到的原始數據保存到文本文檔中。在程序運行到預設的時間后自動退出主線程，等待操作人員發送關機指令。

　　上位機軟件中集成了對原始數據處理模塊。通過文件對話框打開上位機采集的數據，采用約定的數據格式對數據進行解析，獲得狀態數據和試驗數據并保存到相應的文本文檔中。真空技術網(http://203scouts.com/)公布質譜計上位機軟件工作流程圖，如圖2 所示。

圖2 質譜計上位機軟件工作流程圖

2.2、質譜計上位機與下位機通信協議

　　小型磁偏轉質譜計上位機與下位機通信采用標準CAN 總線。下位機控制器為SJA1000，接口芯片為PCA82C250。上位機通過周立功USBCAN - II 接口卡與下位機通信。周立功CAN接口卡有針對于VC + + 編程環境的DLL( 動態鏈接庫) ，在上位機軟件實現過程中直接調用DLL 的函數可以縮短軟件的研制周期。CAN 總線物理層協議和邏輯鏈路層協議符合CAN 技術規范2. 0A 要求。應用層協議設計過程中考慮格式的檢測、容錯能力，以保證系統安全可靠，一個通信節點的時效不影響其他通信節點的通信。上位機軟件中初始化CAN 接口卡與安全關閉CAN 接口卡的流程圖如圖3 所示。

圖3 初始化與安全關閉CAN 接口卡流程圖