Katedra Robotyki i Mechatroniki

Systemy wizyjne.

OpenCv_Cw2

Temat: Obsługa portu w standardzie RS-232

Obsługa i konfiguracja portu szeregowego: Baundrate, ByteSize,Parity,StopBits,DtrControl,

CreateFile, WriteFile

Instrukcje Melfa: OPEN COM, INPUT, PRINT, OVRD, MOV, MVS, HOPEN, HCLOSE,DLY

Prowadzący: dr inż. Piotr KOHUT

Grupa:

Imię i nazwisko:

Data:

Uwagi:

1.) Cel dwiczenia:

Zapoznanie się z algorytmami wysyłania i odbierania danych w standardzie RS-232.

2.) Podstawy teoretyczne

Robot przemysłowy Mitsubishi Melfa RV – 2AJ jest robotem antropomorficznym,

posiadającym 5 stopni swobody. Na rysunku 4.1 zaprezentowano jego budowę

oraz podstawowe parametry geometryczne. Rysunek 4.2 przedstawia widok sterownika

CR1 – 571.

Rys. 1. Mitsubishi Melfa RV –

2AJ .

Rys. 2. Sterownik Mitsubishi CR1 – 571

W tabeli 1 zestawiono parametry użytkowe robota oraz sterownika.

Typ robota

Antropomorficzny, 5 DOF

Powtarzalność

±0,02mm

Zasięg

J1: 300° (-150° ÷ 150°)
J2: 180° (-60° ÷ 120°)
J3: 230° (-110° ÷ 120°)
J4: -
J5: 180° (-90° ÷ 90°)
J6: 400° (-200° ÷ s200°)

Prędkości

J1: 180°/s
J2: 90°/s
J3: 135°/s
J4: -
J5: 180°/s
J6: 210°/s

Udźwig

2kg

Dopuszczalny moment obciążający złącze:

J4: -
J5: 2,16Nm
J6: 1,10Nm

Dopuszczalne momenty bezwładności dla
złącz:

J4: -
J5: 3,24∙10

-2

kg∙m

2

J6: 8,43∙10

-3

kg∙m

2

Zasięg

410mm

Cyfrowe We/Wy Sterownika

16/16 (rozszerzalne do 240/240)

Tryb Sterowania

Złączowe, interpolacja liniowa i kołowa,
wielozadaniowość (do 32 zadań),
optymalizacja parametrów ruchu

Pobór Mocy

0,7 kVA, 230V AC

Język Programowania Sterownika

Melfa Basic IV

Tab. 1 Zestawienie parametrów użytkowych robota Mitsubishi Melfa RV – 2AJ.

3.) Instrukcja wykonania dwiczenia

a.) Schemat blokowy postępowania w dwiczeniu

Implementacja
wymaganych
etapów
wysyłania
danych po
RS-232

Implementacja
zadanego
programu w
środowisku
COSIROP,
kontrola
położeń

Konfiguracja
połączenia w
programie
COSIROP

Uruchomienie
programu, test
działania

Modyfikacja
programu

Uruchomienie i
test
zmodyfikowanego
programu.

b.) Zaimplementuj wymagane etapy algorytmu wysłania danych w standardzie RS-

232.

#include <windows.h>
#include <highgui.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <sstream>

int main()
{

// Deklaracja zmiennych do wysyłania po RS232

HANDLE hCom;

//uchwyt portu

DCB dcb;

//konfiguracja portu

BOOL fSuccess;

//flaga pomocnicza

BYTE RS_buf;

//bufor danej

DWORD RS_ile;

//ilosc bitow wyslanych

//Otwarcie portu COM1

hCom = CreateFile( TEXT("COM1"),
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_READ,
NULL,

// default security attributes

OPEN_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

//Obsluga bledu: CreateFile failed with error

if (hCom == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
printf("\nCreateFile failed with error %d.\n", GetLastError());
return 1;
}

//Pobranie aktualnych ustawien portu

fSuccess = GetCommState(hCom, &dcb);

//Obsluga bledu: GetCommState failed with error

if (!fSuccess)
{
printf ("\nGetCommState failed with error %d.\n", GetLastError());
return 2;
}

//Konfiguracja portu

dcb.BaudRate = CBR_9600;

// predkosc transmisji

dcb.ByteSize = 8;

// ilosc bitow danych

dcb.Parity = 2;

// parzystosc

dcb.StopBits = TWOSTOPBITS;

// bity stopu

dcb.fDtrControl = DTR_CONTROL_DISABLE;

//brak kontroli DTR

fSuccess = SetCommState(hCom, &dcb);

//Obsluga bledu: SetCommState failed with error

if (!fSuccess)
{
printf ("\nSetCommState failed with error %d.\n", GetLastError());
return 3;
}
int a,b;

printf("Podaj wspolrzedna x: ");
scanf("%d",&a);
printf("\nPodaj wspolrzedna y: ");
scanf("%d",&b);
using namespace std;
ostringstream oss;
int i = 0;
string s;
printf(“\nWciśnij Enter aby zatwierdzic wyslanie wspolrzednych.”);
getchar();

////////////////// wysyłanie cx

oss << ”PRN”<<a << "\r";
s = oss.str();
for (i = 0; i <= s.size()-1; i++)
{
RS_buf=s[i];
RS_ile=1;
fSuccess = WriteFile( hCom, &RS_buf, RS_ile, &RS_ile, 0);

//Obsluga bledu: WriteFile failed with error

if (!fSuccess)
{
printf ("WriteFile failed with error %d.\n", GetLastError());
return 1;
};
};
oss.str(“”);

////////////////// wysyłanie cx

oss <<”PRN” <<b << "\r";
s = oss.str();
for (i = 0; i <= s.size()-1; i++)
{
RS_buf=s[i];
RS_ile=1;
fSuccess = WriteFile( hCom, &RS_buf, RS_ile, &RS_ile, 0);

//Obsluga bledu: WriteFile failed with error

if (!fSuccess)
{
printf ("WriteFile failed with error %d.\n", GetLastError());
return 1;
};
};
oss.str(“”);
CloseHandle(hCom);
system("PAUSE");
return 0;

}

c.) Zaimplementuj zamieszczony poniżej program robota Mitsubishi Melfa RV-2AJ w

środowisku COSIROP.

10 P1=(+283.36,-88.03,+329.19,+24.15,+160.00)
20 OVRD 8
30 MOV P1
40 OPEN "COM1:" AS #1
50 INPUT #1, X1
60 INPUT #1, Y1
70 OVRD 10
80 P1.X = 220+X1
90 P1.Y = -60+Y1
100 MOV P1
110 END

Punkt P1 jest przykładową pozycją w przestrzeni roboczej manipulatora. Należy wybrad go z
należytą ostrożnością, uważając na ewentualne kolizje, to samo tyczy się wartości w liniach 8
i 9 programu.

d.) Ustawienia robota.

W środowisku COSIROP należy wprowadzid następujące ustawienia robota:

W pozycji Parameter w drzewku RV-2AJ:

W pozycji Connection w drzewku RV-2AJ:

W przypadku parametrów niewidocznych na zdjęciu, ustawid je zgodnie z konfiguracją
połączenia w programie.

e.) Uruchamianie aplikacji.

W celu uruchomienia aplikacji należy:



W środowisku COSIROP przeprowadzid download programu do kontrolera robota. W

oknie RCI Explorer rozwinąd pozycję Programs w drzewku Workplace, następnie
kliknąd prawym klawiszem myszy na zapisany uprzednio program, wybierając
Download. Potwierdzid przyciskiem OK.



Rozwinąd zakładkę Programs w drzewku RV-2AJ, odszukad wysłany w poprzednim

kroku program, kliknąd na jego nazwę prawym klawiszem myszy i wybrad opcję
Start(CYC) – uruchomienia jednorazowego. Robot przemieści się do punktu P1 i

rozpocznie oczekiwanie na dane wysłane do sterownika za pośrednictwem portu
RS232.



Uruchomid skompilowany program wysłania danych poprzez interface RS232 w

języku C. Podad współrzędne (niewielkie wartości na poziomie kilkunastu
milimetrów!) gdy pojawi się odpowiedni komunikat, następnie wcisnąd ENTER.

Manipulator przemieści się do punktu w przestrzeni roboczej, którego współrzędne
wyznaczone są przez różnice współrzędnych punktu P1 oraz wartości przesłanych do
sterownika robota przez port RS232, zgodnie z liniami kodu:

80 P1.X = 220+X1
90 P1.Y = -60+Y1

f.) Modyfikacja program

Po poprawnym uruchomieniu funkcjonowania powyższych programów należy zmodyfikowad
program sterownika robota, aby wykorzystad go do transportu przedmiotu, przy użyciu
danych otrzymanych poprzez port RS232.

Przykładowe rozwiązanie tego problemu to program w wyniku którego robot odbiera z
zadanego punktu przedmiot, następnie oczekuje na podanie współrzędnych x i y punktu
koocowego poprzez port RS-232. Po otrzymaniu współrzędnych przenosi do niego obiekt, i
odkłada.

Poniżej przedstawiono przykładowy kod programu realizujący powyższe funkcje.

Uwaga! Kod jest przykładowy, nie należy implementowad go w całości, wszelkie wartości
punktów odbioru i koocowych, a także położenia w osi „z” należy najpierw przetestowad
przy użyciu panelu operatorskiego.

10 P1=(+283.36,-88.03,+329.19,+24.15,+160.00)
20 P2=(+200.00,-88.00,+300.00,+25.00,+160.00)
30 OVRD 8

40 MOV P1
50 HOPEN 1
60 DLY 0.5
70 MVS P1 , +60
80 DLY 0.5
90 HCLOSE 1
100 DLY 0.5
110 MVS P1 , -60
120 DLY 0.5
130 OPEN "COM1:" AS #1
140 INPUT #1, X1
150 INPUT #1, Y1
160 OVRD 10
170 P2.X = X1
180 P2.Y = Y1
190 MOV P2
200 DLY 0.5
210 MVS P2 , +60
220 DLY 0.5
230 HOPEN 1
240 DLY 0.5
250 MVS P2 , -60
260 DLY 0.5
270 MOV P1
280 END

Przygotowany program należy wgrad do sterownika robota, zgodnie z procedurą opisaną w
poprzednim podpunkcie, a następnie przetestowad jego działanie, z zachowaniem wszelkich
środków ostrożności.

Zdjęcia i print screeny obrazujące pracę programu i robota należy zawrzed w raporcie,
ponadto należy dodad kod wszelkich zmodyfikowanych programów.

4.) Funkcje i ich składnia:

Open and Close Port

Opening a port is actually getting the descriptor of the serial port. Due to API it can be done
by using CreateFile function. This function results in the creation of a file with a reserved
name.It is important when getting access to the corresponding port or device.After the
descriptor has been obtained the work with the port is carried out the same way it is with
files.

Let's examine CreateFile function. Its parameters are listed below.

Function syntax:
HANDLE CreateFile(LPCTSTR lpFileName, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwShareMode,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, DWORD dwCreationDistribution, DWORD
dwFlagsAndAttributes, HANDLE hTemplateFile);

Parameters specifications:

lpFileName - pointer to a null-terminated string which defines the object name (in our case it
is "COMx", where x is the system port number, or "\\\\.\\COM1" - if there's a need to open
the port with its number above 9);

dwDesiredAccess - defines the type of the access to the object. The application can get
'read'-access, 'write'-access, 'read/write'-access or device request access. This parameter can
use any combination of the following values:



0 - specifies that the device request refers to an object. The application can make a
request of the device attributes without referring to the device.

GENERIC_READ - specifies the 'read' access from the object. The data can be read from the
file and the file pointer can be relocated.

GENERIC_WRITE - specifies the 'write' access to the object. The data can be written to the
file and the pointer can be relocated.



Combination of GENERIC_WRITE and GENERIC_READ grants 'read/write' access to
the object.

dwShareMode - a set of bit flags which specifies shared access to the object. If
dwShareMode - 0, then access to the object cannot be shared. Further object opening
operations will be rejected until the descriptor is closed. To use the object in the shared
mode use the combination of the following values:



FILE_SHARE_DELETE - Windows NT only: Subsequent open operations on the object
will succeed only if delete access is requested.



FILE_SHARE_READ - Subsequent open operations on the object will succeed only if
read access is requested.



FILE_SHARE_WRITE - Subsequent open operations on the object will succeed only if
write access is requested. Add _READ to allow read-write access.

lpSecurityAttributes - pointer to the SECURITY_ATTRIBUTES structure which specifies if the
descriptor returned can be inherited by the child procedures. If lpSecurityAttributes is NULL,
the descriptor cannot be inherited.

Windows NT: lpSecurityDescriptor member of the SECURITY_ATTRIBUTES structure defines
the protection descriptor for the object. If lpSecurityAttributes is NULL the object gets the
default protection descriptor. The system of the end file must support the protection on files
and folders for this parameter to apply this effect to the files.

Windows 95: lpSecurityDescriptor member of the SECURITY_ATTRIBUTES structure is
ignored.

DwCreationDistribution - defines the ways of opening existing files and the actions taken if
the file doesn't exist. This parameter must contain one of the following values:



CREATE_NEW - creates a new file. The function fails if the specified file already exists.



CREATE_ALWAYS - creates a new file. If the file already exists the function replaces it
with a new one.



OPEN_EXISTING - opens a file. Fails if the file doesn't exist.



OPEN_ALWAYS - opens the file if it exists. If the file doesn't exist the function creates
a file just like CREATE_NEW.



TRUNCATE_EXISTING - opens the file. After the file is opened it is reduced until it's of
zero size. The request process must open the file with at least GENERIC_WRITE
access. Fails if the file doesn't exist.

dwFlagsAndAttributes - defines the file attributes and flags. Any combination of the
following attributes except the FILE_ATTRIBUTE_NORMAL attribute is possible:



FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE - the file must be archived. The applications use this
attribute to mark the file for reserve copying or deletion.



FILE_ATTRIBUTE_COMPRESSED - file or catalogue is compressed . If it's a file, it
means that all data in the file are compressed. If it's a catalogue it means that
compression is the default value for recently created files and subdirectories.



FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN - the file is hidden. It shouldn't be included into the usual
directory list.



FILE_ATTRIBUTE_NORMAL - the file has no attributes.



FILE_ATTRIBUTE_OFFLINE - the data of the file are not available at the moment. It
shows that the data of the file have been moved to an off-line archive.



FILE_ATTRIBUTE_READONLY - the file is read-only. The applications can read the file
but cannot write or delete the data.



FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM - a part of the file is used by the operation system only.



FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY - the file is used for temporary data storing. File
systems try to keep all data in memory for quicker access rather than flushing the
data back to mass archive. A temporary file should be deleted by the application as
soon as it is no longer needed.

Also possible is any combination of the following flags:



FILE_FLAG_WRITE_THROUGH



FILE_FLAG_OVERLAPPED



FILE_FLAG_NO_BUFFERING



FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS



FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN



FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE



FILE_FLAG_BACKUP_SEMANTICS



FILE_FLAG_POSIX_SEMANTICS

hTemplateFile - specifies that the descriptor with GENERIC_READ refers to a temporary file.
The temporary file supports the file attributes and enhanced attributes for the created file.

To open the communication ports the CreateFile function can create a descriptor for the
port like COM1serial port. For the ports dwCreationDistribution parameter should be
OPEN_EXISTING, hTemplate parameter should be NULL. Read access, write access or
read/write access can be specified; the descriptor should also be open for overlapped I/O.

If the port was opened successfully the function returns the handle descriptor to work with
further on. If the port wasn't opened successfully the function wil return
INVALID_HANDLE_VALUE.

CloseHandle function is used to close the port.

Function syntax:
BOOL CloseHandle(HANDLE hFile};

Parameters specifications:
hFile the descriptor of the open file of communication port

Example of getting a descriptor of the serial port COM1:

HANDLE hCOM=CreateFile("\\\\.\\COM1",GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_OVERLAPPED,NULL);

if (hCOM!=INVALID_HANDLE_VALUE)

{

...

CloseHandle(hCOM);

}

else cout << "Error Open" << endl;

Read and Write Port

As work with the ports in Windows is carried out in the same way as work with files, reading
from and writing into the port are carried out with the help of ReadFile and WriteFile
functions correspondingly.

ReadFile function is used to read the information from the port

Function syntax:
BOOL ReadFile(HANDLE hFile, LPVOID lpBuffer, DWORD nNumberOfBytesToRead, LPDWORD
lpNumberOfBytesRead, LPOVERLAPPED lpOverlapped);

BOOL WriteFile(HANDLE hFile,LPCVOID lpBuffer,DWORD
nNumberOfBytesToWrite,LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,LPOVERLAPPED
lpOverlapped);

Parameters specifications:

hFile descriptor of the open communication port file;

lpBuffer buffer address. In case of Write operation the data from this buffer will be
transmitted to the port. In case of Read operation the data received from the line will be
placed into this buffer;

nNumOfBytesToRead, nNumOfBytesToWrite number of bytes to be received or or intended
for transmission;

nNumOfBytesRead, nNumOfBytesWritten number of actually received or transmitted bytes.
If the number of received or transmitted bytes is lower than requested it's an error for a disc
file but not necessarily for a communication port. The cause is to be found in timeouts.

LpOverlapped the address of OVERLAPPED structure used for asynchronous operations.

In case of abnormal temination the functions return NULL, in case of normal termination -
any other value.

Example of read-write operation:

DWORD numbytes, numbytes_ok, temp;

COMSTAT ComState;

OVERLAPPED Overlap;

char buf_in[6] = "Hello!";

numbytes = 6;

ClearCommError(handle, &temp, &ComState); // if temp is not null, the port is in the error
state

if (!temp) WriteFile(handle, buf_in, numbytes, &numbytes_ok, &Overlap);

ClearCommError(handle, &temp, &ComState);

if(!temp) ReadFile(handle, buf_in, numbytes, &numbytes_ok, &Overlap); // the
numbytes_ok variable contains the actual number of I/O bytes

Note
This example uses two structures COMSTAT and OVERLAPPED which we haven't yet
discussed, and also ClearCommError function. In case of three wires connection we needn't
consider OVERLAPPED structure (just use it as shown in the example).