基于ARM的機(jī)載電臺(tái)檢測控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)用

機(jī)載電臺(tái)擔(dān)負(fù)著空空和地空之間通信，為保證電臺(tái)性能，需要對(duì)其進(jìn)行定檢?；趩纹瑱C(jī)的檢測儀存在測量速度慢、可擴(kuò)展性差的問題；而基于PXI儀器或VXI儀器的檢測儀存在著功耗大、體積大、價(jià)格高等缺點(diǎn)。為解決上述問題，利用基于ARM處理器來實(shí)現(xiàn)電臺(tái)檢測控制器成為重要的發(fā)展方向，ARM是一種高性能、低功耗的RISC結(jié)構(gòu)處理器，由于其出色的性能被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、無線通訊、成像和安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面，采用基于ARM的電臺(tái)檢測控制器具有可移植性強(qiáng)、可擴(kuò)展性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1 硬件設(shè)計(jì)

良好的硬件設(shè)計(jì)是是解決基于單片機(jī)、PXI、VXI等系統(tǒng)的電臺(tái)檢測儀問題的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)，硬件主要分為兩大部分：主控制器電路和調(diào)理電路。為設(shè)計(jì)一個(gè)具有高性能、低功耗、可擴(kuò)展性好和低成本檢測儀，主控制器的選擇至關(guān)重要，為滿足檢測儀的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)主控制器必須具備網(wǎng)絡(luò)功能、USB存儲(chǔ)、串行通信、SPI通信、I2C通信、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能模塊，為滿足人機(jī)交互設(shè)計(jì)的要求，還必須具備必要的頻率預(yù)置電路、顯示電路等。具備這么多功能的控制器以及滿足高性能、低功耗等性能的控制器只有ARM處理器才能完成。根據(jù)某電臺(tái)的電氣特性，主控器和電臺(tái)之間的通信還必須進(jìn)行必要的電平轉(zhuǎn)換，另外電臺(tái)輸出的響應(yīng)信號(hào)不能直接送到主控制器，還必須進(jìn)行必要的分壓網(wǎng)絡(luò)、阻抗匹配等電路設(shè)計(jì)，這就需要調(diào)理電路。主控制器電路和調(diào)理電路相配合來完成電臺(tái)的檢測工作，根據(jù)電臺(tái)測試需求設(shè)計(jì)的硬件整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1 主控制器

主控制是電臺(tái)檢測控制器的核心，擔(dān)負(fù)著信息采集、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)功能以及和電臺(tái)通信等重要任務(wù)，主控制的好壞也直接決定了系統(tǒng)性能，經(jīng)對(duì)比選擇飛利浦公司的LPC2388作為該電臺(tái)的主控制器，該器件是基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的處理器，具有太網(wǎng)控制器、USB控制器、I2C、串行接口等豐富的外設(shè)，可以滿足該檢測儀的需求。

1．2 存儲(chǔ)電路

為滿足可擴(kuò)展性、測試結(jié)果可存儲(chǔ)的要求，檢測控制器要把每次對(duì)某型電臺(tái)測量的結(jié)果保存下來，這就需要有主控制器和無線電綜合測試儀之間能進(jìn)行通信，某無線電綜合測試儀對(duì)外通信有串口通信方式，在測量時(shí)可以把通信控制接口連接到無線電綜合的串口線上，這樣就可以把測試結(jié)果讀到控制系統(tǒng)內(nèi)部，想把該信息存儲(chǔ)下來，存儲(chǔ)器就必須滿足可擦寫，為節(jié)省控制器的寶貴的通用I／O口，選擇具有12C通

信存儲(chǔ)功能CAT24WC64作為E2PROM，該器件負(fù)責(zé)保存電臺(tái)性能測試結(jié)果，最多保存50次電臺(tái)測試結(jié)果，超過50次，系統(tǒng)自動(dòng)把原來存儲(chǔ)的測試結(jié)果擦除掉然后再存儲(chǔ)。當(dāng)需要查看系統(tǒng)電臺(tái)測試結(jié)果時(shí)通過3種方法來實(shí)現(xiàn)：1)把USB存儲(chǔ)設(shè)備插入U(xiǎn)SB存儲(chǔ)接口電路，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別該設(shè)備，然后選擇存儲(chǔ)測試結(jié)果按鍵就可以把保存測試結(jié)果保存到USB存儲(chǔ)設(shè)備：2)通過網(wǎng)絡(luò)接口和計(jì)算機(jī)相連接，然后用遠(yuǎn)程控制的方式來讀取測試結(jié)果：3)利用串行通信方式把信息讀到計(jì)算機(jī)中。

1．3 USB存儲(chǔ)接口電路

USB接口電路是完成和USB存儲(chǔ)設(shè)備通信的窗口，LPC2388內(nèi)部具有兼容USB2．0協(xié)議的控制器，這種控制器為USB接口設(shè)計(jì)提供方便。為滿足系統(tǒng)可靠性，在D+和D-線上分別串接上一只33 Ω的電阻，在D+上還要增加一只1．5 kΩ上拉電阻，為表明USB存儲(chǔ)設(shè)備連接上，在Ul_UPLED引腳上增加一個(gè)指示燈，當(dāng)USB存儲(chǔ)設(shè)備連接，指示燈亮。

1．4 網(wǎng)絡(luò)接口電路

為滿足遠(yuǎn)程控制需要，檢測控制器就應(yīng)該具備網(wǎng)絡(luò)控制接口。LPC2388具有10／100 Mb／s以太網(wǎng)通信速率，為保證可靠傳輸，通過內(nèi)部集成了16 KB字節(jié)的以太網(wǎng)控制器專用SDRAM、以太網(wǎng)控制器和ARM7內(nèi)核之間使用高速AHB總線通信，并且使用了專用DMA進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來實(shí)現(xiàn)。處理器內(nèi)部使用的以太網(wǎng)控制器使用RMII接口，通過與外圍電路PHY芯片DM916lA進(jìn)行通信就可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信功能。

1．5 頻率形成電路

電臺(tái)檢測儀要想充分地檢測電臺(tái)性能，應(yīng)檢測多個(gè)頻率點(diǎn)處電臺(tái)性能，這樣就要求檢測儀能夠輸出頻率可變的控制碼，頻率控制碼的形成就需要頻率形成電路。頻率形成電路就是通過脈沖整形、計(jì)數(shù)，最后進(jìn)過緩沖送到主控制器。脈沖形成電路利用自復(fù)位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，整形電路利用MAX708計(jì)數(shù)和緩沖電路分別利用54HCl90和54LVC245來實(shí)現(xiàn)，為節(jié)省處理器寶貴的I／O口資源，采用模擬總線的方式來實(shí)現(xiàn)，通過鎖存、譯碼電路來控制頻率碼的形成。

1．6 顯示、鍵盤電路

顯示電路是人機(jī)交互的窗口，直接顯示了當(dāng)前檢測儀所處的狀態(tài)和電臺(tái)檢測結(jié)果。當(dāng)檢測的電臺(tái)不能滿足性能要求時(shí)，直接顯示錯(cuò)誤結(jié)果；鍵盤電路完成檢測儀部分功能的輸入。為保證檢測儀顯示結(jié)果的可靠性，檢測儀顯示電路采用抗干擾性強(qiáng)的LED數(shù)碼管顯示，LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)器選用ZLG7290，ZLG7290利用三線串行碼與ARM處理器進(jìn)行信息交互，其動(dòng)態(tài)顯示功能降低了系統(tǒng)功耗。ZLG7290除了用來驅(qū)動(dòng)顯示數(shù)碼管外，電臺(tái)檢測的部分輸入也通過其鍵盤接口來實(shí)現(xiàn)，其電路圖如圖2所示。