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基于ARM的某机载电台检测控制器的设计

电子设计工程 王柱山 赵文俊 蒋江涛?? 2010年09月13日 ?? 收藏0

  机载电台担负着空空和地空之间通信,为保证电台性能,需要对其进行定检。基于单片机的检测仪存在测量速度慢、可扩展性差的问题;而基于PXI仪器或VXI仪器的检测仪存在着功耗大、体积大、价格高等缺点。为解决上述问题,利用基于ARM处理器来实现电台检测控制器成为重要的发展方向,ARM是一种高性能、低功耗的RISC结构处理器,由于其出色的性能被广泛应用于工业控制、无线通讯、成像和安全、网络应用等方面,采用基于ARM的电台检测控制器具有可移植性强、可扩展性好、抗干扰能力强等优点。

  1 硬件设计

  良好的硬件设计是是解决基于单片机、PXI、VXI等系统的电台检测仪问题的关键。为实现硬件结构的模块化设计,硬件主要分为两大部分:主控制器电路和调理电路。为设计一个具有高性能、低功耗、可扩展性好和低成本检测仪,主控制器的选择至关重要,为满足检测仪的可扩展性设计主控制器必须具备网络功能、 USB存储、串行通信、SPI通信、I2C通信、模数转换等功能模块,为满足人机交互设计的要求,还必须具备必要的频率预置电路、显示电路等。具备这么多功能的控制器以及满足高性能、低功耗等性能的控制器只有ARM处理器才能完成。根据某电台的电气特性,主控器和电台之间的通信还必须进行必要的电平转换,另外电台输出的响应信号不能直接送到主控制器,还必须进行必要的分压网络、阻抗匹配等电路设计,这就需要调理电路。主控制器电路和调理电路相配合来完成电台的检测工作,根据电台测试需求

  设计的硬件整体结构如图1所示。

硬件整体结构

  1.1 主控制器

  主控制是电台检测控制器的核心,担负着信息采集、存储、网络功能以及和电台通信等重要任务,主控制的好坏也直接决定了系统性能,经对比选择飞利浦公司的 LPC2388作为该电台的主控制器,该器件是基于ARM7TDMI-S内核的处理器,具有太网控制器、USB控制器、I2C、串行接口等丰富的外设,可以满足该检测仪的需求。

  1.2 存储电路

  为满足可扩展性、测试结果可存储的要求,检测控制器要把每次对某型电台测量的结果保存下来,这就需要有主控制器和无线电综合测试仪之间能进行通信,某无线电综合测试仪对外通信有串口通信方式,在测量时可以把通信控制接口连接到无线电综合的串口线上,这样就可以把测试结果读到控制系统内部,想把该信息存储下来,存储器就必须满足可擦写,为节省控制器的宝贵的通用I/O口,选择具有12C通信存储功能CAT24WC64作为E2PROM,该器件负责保存电台性能测试结果,最多保存50次电台测试结果,超过50次,系统自动把原来存储的测试结果擦除掉然后再存储。当需要查看系统电台测试结果时通过3种方法来实现:1)把USB存储设备插入USB存储接口电路,系统会自动识别该设备,然后选择存储测试结果按键就可以把保存测试结果保存到USB存储设备:2)通过网络接口和计算机相连接,然后用远程控制的方式来读取测试结果:3)利用串行通信方式把信息读到计算机中。

  1.3 USB存储接口电路

  USB接口电路是完成和USB存储设备通信的窗口,LPC2388内部具有兼容USB2.0协议的控制器,这种控制器为USB接口设计提供方便。为满足系统可靠性,在D+和D-线上分别串接上一只33 Ω的电阻,在D+上还要增加一只1.5 kΩ上拉电阻,为表明USB存储设备连接上,在Ul_UPLED引脚上增加一个指示灯,当USB存储设备连接,指示灯亮。

  1.4 网络接口电路

  为满足远程控制需要,检测控制器就应该具备网络控制接口。LPC2388具有10/100 Mb/s以太网通信速率,为保证可靠传输,通过内部集成了16 KB字节的以太网控制器专用SDRAM、以太网控制器和ARM7内核之间使用高速AHB总线通信,并且使用了专用DMA进行数据传输来实现。处理器内部使用的以太网控制器使用RMII接口,通过与外围电路PHY芯片DM916lA进行通信就可以实现以太网通信功能。

  1.5 频率形成电路

  电台检测仪要想充分地检测电台性能,应检测多个频率点处电台性能,这样就要求检测仪能够输出频率可变的控制码,频率控制码的形成就需要频率形成电路。频率形成电路就是通过脉冲整形、计数,最后进过缓冲送到主控制器。脉冲形成电路利用自复位开关来实现,整形电路利用MAX708计数和缓冲电路分别利用54HCl90和54LVC245来实现,为节省处理器宝贵的I/O口资源,采用模拟总线的方式来实现,通过锁存、译码电路来控制频率码的形成。


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ARM? 机载电台? LPC2388?

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