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基于MSP430的衛(wèi)星通信車載站手持監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2008/5/28 0:00:00 訪問次數(shù):512

電子設(shè)計(jì)應(yīng)用

  摘要:本文介紹了一種基于msp430fg4618單片機(jī)的衛(wèi)星通信車載站的手持監(jiān)控設(shè)備,該設(shè)備可完成對(duì)天線控制器、衛(wèi)星modem的監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)各類參數(shù)的設(shè)置、工作模式選擇和系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視。

關(guān)鍵詞:車載站;手持監(jiān)控設(shè)備;msp430fg4618

引言

  車載式衛(wèi)星通信地球站是安裝在汽車上的衛(wèi)星通信站,它利用汽車的快速機(jī)動(dòng)性,可以迅速趕到事件現(xiàn)場(chǎng),構(gòu)成高速信息信道,以滿足實(shí)時(shí)通信的需求。為了保證車載站各部分設(shè)備能正常工作,必須在站內(nèi)進(jìn)行集中控制和監(jiān)視,監(jiān)控設(shè)備的功能就是監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài),發(fā)生故障時(shí)能告警并進(jìn)行故障處理。

  以往對(duì)車載站的監(jiān)控方式主要是計(jì)算機(jī)監(jiān)控,天線控制器的rs-232口接車內(nèi)計(jì)算機(jī)的rs-232口,通過軟件編寫的界面進(jìn)行監(jiān)控。而本文設(shè)計(jì)的是基于msp430單片機(jī)的嵌入式手持監(jiān)控系統(tǒng),用戶無須攜帶電腦進(jìn)行監(jiān)控,只需將手持設(shè)備的兩個(gè)rs-232口分別接至天線控制器和衛(wèi)星modem的rs-232口就可以進(jìn)行監(jiān)視與控制操作。

衛(wèi)星modem手持設(shè)備設(shè)計(jì)原理及方案

衛(wèi)星modem手持設(shè)備
的硬件實(shí)現(xiàn)

該手持設(shè)備主要具有4個(gè)硬件部分:

  1. mcu:mcu是手持監(jiān)控設(shè)備的核心部分,由msp430fg4618和外圍電路構(gòu)成, msp430fg4618是16位超低功耗mcu,具有116kb閃存、8kb ram、12位adc、雙dac、dma、3個(gè)opamp和16段lcd,采用外部8mhz晶振(時(shí)鐘),主要功能是根據(jù)用戶的命令,完成鍵盤檢測(cè)、液晶顯示以及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。它提供兩個(gè)雙工串口uart0、uart1,可實(shí)現(xiàn)與天線控制器和modem的異步數(shù)據(jù)通信,并可用uart多串口擴(kuò)展芯片(sp2338dp)按需要將其擴(kuò)展至多個(gè)較高波特率的uart串口,由于界面顯示程序占用較大的ram 和flash,并且要求較高的運(yùn)算速率,msp430fg4618系列恰能滿足設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)供電電壓為5v,5v電源可由天線控制單元引入,不需要自備電池。

  2.鍵盤:鍵盤電路實(shí)現(xiàn)輸入配置參數(shù)信息,主要由msp430的端口p5.3~p5.7行控制、p4.3~4.7列控制的矩陣鍵盤電路,通過鍵盤掃描來實(shí)現(xiàn)捕獲鍵盤的輸入。鍵盤部分主要包括0~9數(shù)字鍵、上下左右方向鍵、確認(rèn)鍵、清除鍵、復(fù)位/收藏鍵和切換鍵。

  3.液晶顯示:手持設(shè)備的應(yīng)用中,人機(jī)界面是系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組成部分,由于液晶顯示器具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄等優(yōu)點(diǎn),所以,該手持機(jī)采用了st7920中文字型點(diǎn)矩陣lcd控制/驅(qū)動(dòng)器。

  4.告警燈:告警部分用p4.3~p4.7端口控制。74hc245作為輸入/輸出接口擴(kuò)展。告警電路由4個(gè)led構(gòu)成,led1、led2分別代表天線當(dāng)前狀態(tài)(鎖定/搜索),led3、led4分別代表接收機(jī)、傾斜儀、極化等部件的狀態(tài)(正常/故障)。其硬件示意圖如圖1所示。

  圖1 手持設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)圖

軟件設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)軟件主要采用模塊化設(shè)計(jì)方法,將全部功能劃分為主模塊及功能模塊。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)則采用中斷與查詢相結(jié)合的方法,運(yùn)用任務(wù)調(diào)度的設(shè)計(jì)思想,優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)通過中斷來實(shí)現(xiàn),而低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則通過設(shè)置和查詢標(biāo)志的方法來調(diào)用各個(gè)功能模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件由主程序、接收數(shù)據(jù)處理程序、鍵盤中斷服務(wù)程序、顯示程序、串口中斷程序等構(gòu)成。其中,鍵盤檢測(cè)程序放在定時(shí)器中斷中,具有最高優(yōu)先級(jí),其次是串口數(shù)據(jù)發(fā)送中斷程序,數(shù)據(jù)處理與顯示程序具有最低優(yōu)先級(jí),通過查詢標(biāo)志的方法進(jìn)行調(diào)度工作。主程序流程圖以及功能描述圖分別如圖2、圖3所示。

  圖2 軟件流程圖

  圖3 功能描述圖

  對(duì)于液晶顯示的軟件設(shè)計(jì),主要是對(duì)st7920進(jìn)行讀寫操作,st7920有繪圖和非繪圖兩種模式,提供兩套控制指令:基本指令集和擴(kuò)充指令集。在本設(shè)計(jì)中,中英文字符的顯示采用其自帶的中文字型碼表,用基本指令集完成;編輯反顯部分,采用繪圖模式,用擴(kuò)充指令集完成。

結(jié)語

  該手持監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)已投入使用到由南京郵電大學(xué)與北京愛科迪信息通訊技術(shù)有限公司合作研發(fā)的超小口徑便攜式衛(wèi)星通信地球站和車載地球站系統(tǒng)當(dāng)中,F(xiàn)場(chǎng)使用表明:該設(shè)備功能完備、工作穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性好、操作使用方便,具有良好的應(yīng)用前景。■



電子設(shè)計(jì)應(yīng)用

  摘要:本文介紹了一種基于msp430fg4618單片機(jī)的衛(wèi)星通信車載站的手持監(jiān)控設(shè)備,該設(shè)備可完成對(duì)天線控制器、衛(wèi)星modem的監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)各類參數(shù)的設(shè)置、工作模式選擇和系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視。

關(guān)鍵詞:車載站;手持監(jiān)控設(shè)備;msp430fg4618

引言

  車載式衛(wèi)星通信地球站是安裝在汽車上的衛(wèi)星通信站,它利用汽車的快速機(jī)動(dòng)性,可以迅速趕到事件現(xiàn)場(chǎng),構(gòu)成高速信息信道,以滿足實(shí)時(shí)通信的需求。為了保證車載站各部分設(shè)備能正常工作,必須在站內(nèi)進(jìn)行集中控制和監(jiān)視,監(jiān)控設(shè)備的功能就是監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài),發(fā)生故障時(shí)能告警并進(jìn)行故障處理。

  以往對(duì)車載站的監(jiān)控方式主要是計(jì)算機(jī)監(jiān)控,天線控制器的rs-232口接車內(nèi)計(jì)算機(jī)的rs-232口,通過軟件編寫的界面進(jìn)行監(jiān)控。而本文設(shè)計(jì)的是基于msp430單片機(jī)的嵌入式手持監(jiān)控系統(tǒng),用戶無須攜帶電腦進(jìn)行監(jiān)控,只需將手持設(shè)備的兩個(gè)rs-232口分別接至天線控制器和衛(wèi)星modem的rs-232口就可以進(jìn)行監(jiān)視與控制操作。

衛(wèi)星modem手持設(shè)備設(shè)計(jì)原理及方案

衛(wèi)星modem手持設(shè)備
的硬件實(shí)現(xiàn)

該手持設(shè)備主要具有4個(gè)硬件部分:

  1. mcu:mcu是手持監(jiān)控設(shè)備的核心部分,由msp430fg4618和外圍電路構(gòu)成, msp430fg4618是16位超低功耗mcu,具有116kb閃存、8kb ram、12位adc、雙dac、dma、3個(gè)opamp和16段lcd,采用外部8mhz晶振(時(shí)鐘),主要功能是根據(jù)用戶的命令,完成鍵盤檢測(cè)、液晶顯示以及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。它提供兩個(gè)雙工串口uart0、uart1,可實(shí)現(xiàn)與天線控制器和modem的異步數(shù)據(jù)通信,并可用uart多串口擴(kuò)展芯片(sp2338dp)按需要將其擴(kuò)展至多個(gè)較高波特率的uart串口,由于界面顯示程序占用較大的ram 和flash,并且要求較高的運(yùn)算速率,msp430fg4618系列恰能滿足設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)供電電壓為5v,5v電源可由天線控制單元引入,不需要自備電池。

  2.鍵盤:鍵盤電路實(shí)現(xiàn)輸入配置參數(shù)信息,主要由msp430的端口p5.3~p5.7行控制、p4.3~4.7列控制的矩陣鍵盤電路,通過鍵盤掃描來實(shí)現(xiàn)捕獲鍵盤的輸入。鍵盤部分主要包括0~9數(shù)字鍵、上下左右方向鍵、確認(rèn)鍵、清除鍵、復(fù)位/收藏鍵和切換鍵。

  3.液晶顯示:手持設(shè)備的應(yīng)用中,人機(jī)界面是系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組成部分,由于液晶顯示器具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄等優(yōu)點(diǎn),所以,該手持機(jī)采用了st7920中文字型點(diǎn)矩陣lcd控制/驅(qū)動(dòng)器。

  4.告警燈:告警部分用p4.3~p4.7端口控制。74hc245作為輸入/輸出接口擴(kuò)展。告警電路由4個(gè)led構(gòu)成,led1、led2分別代表天線當(dāng)前狀態(tài)(鎖定/搜索),led3、led4分別代表接收機(jī)、傾斜儀、極化等部件的狀態(tài)(正常/故障)。其硬件示意圖如圖1所示。

  圖1 手持設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)圖

軟件設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)軟件主要采用模塊化設(shè)計(jì)方法,將全部功能劃分為主模塊及功能模塊。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)則采用中斷與查詢相結(jié)合的方法,運(yùn)用任務(wù)調(diào)度的設(shè)計(jì)思想,優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)通過中斷來實(shí)現(xiàn),而低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則通過設(shè)置和查詢標(biāo)志的方法來調(diào)用各個(gè)功能模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件由主程序、接收數(shù)據(jù)處理程序、鍵盤中斷服務(wù)程序、顯示程序、串口中斷程序等構(gòu)成。其中,鍵盤檢測(cè)程序放在定時(shí)器中斷中,具有最高優(yōu)先級(jí),其次是串口數(shù)據(jù)發(fā)送中斷程序,數(shù)據(jù)處理與顯示程序具有最低優(yōu)先級(jí),通過查詢標(biāo)志的方法進(jìn)行調(diào)度工作。主程序流程圖以及功能描述圖分別如圖2、圖3所示。

  圖2 軟件流程圖

  圖3 功能描述圖

  對(duì)于液晶顯示的軟件設(shè)計(jì),主要是對(duì)st7920進(jìn)行讀寫操作,st7920有繪圖和非繪圖兩種模式,提供兩套控制指令:基本指令集和擴(kuò)充指令集。在本設(shè)計(jì)中,中英文字符的顯示采用其自帶的中文字型碼表,用基本指令集完成;編輯反顯部分,采用繪圖模式,用擴(kuò)充指令集完成。

結(jié)語

  該手持監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)已投入使用到由南京郵電大學(xué)與北京愛科迪信息通訊技術(shù)有限公司合作研發(fā)的超小口徑便攜式衛(wèi)星通信地球站和車載地球站系統(tǒng)當(dāng)中。現(xiàn)場(chǎng)使用表明:該設(shè)備功能完備、工作穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性好、操作使用方便,具有良好的應(yīng)用前景!



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