基于嵌入式系統的實(shí)時(shí)控制模塊設計與實(shí)現

摘要 提出一個(gè)使用C51單片機的嵌入式系統在通信測試儀器中實(shí)現實(shí)時(shí)控制功能的案例，給出了硬件及軟件設計方案，并指出了設計中需注意的問(wèn)題。該設計成功地應用于某通信測試儀器中，較好地實(shí)現了預期的目標。
關(guān)鍵詞 嵌入式系統；實(shí)時(shí)控制；通信測試儀器

隨著(zhù)現代通信技術(shù)的發(fā)展，通信測試儀器不斷推陳出新。各種新型設備對系統的實(shí)時(shí)響應能力的要求越來(lái)越高，一種通信測試儀器的實(shí)時(shí)響應性能，就成為系統設計能否成功的關(guān)鍵因素之一。筆者曾在多個(gè)通信測試儀器項目中，成功地應用ARM處理器、C51單片機等為主控芯片的嵌入式系統，實(shí)現了對儀器相關(guān)模塊的實(shí)時(shí)控制功能。因此提出一種在某通信測試儀器中使用C51單片機來(lái)實(shí)現實(shí)時(shí)控制的設計方案。

1 硬件設計與實(shí)現
1．1 總體方案設計
在該通信測試儀器中，實(shí)時(shí)控制模塊主要實(shí)現對射頻接收頻綜、射頻發(fā)生頻綜、濾波器組件、射頻輸入模塊、射頻輸出模塊等實(shí)時(shí)控制作用。對射頻檢波信號進(jìn)行A／D轉換以獲取數據。與上位計算機進(jìn)行通信等功能。
根據待實(shí)現的系統功能要求，綜合考慮系統資源，及芯片性?xún)r(jià)比等因素，確定采用以C51單片機為主控芯片的嵌入式系統方案，芯片為Silicon Labs的C8051F120，具有128 kB片內Flash存儲器、8×1 024+256 Byte的片內RAM，可尋址64 kB地址空間的外部數據存儲器接口、SPI、UART、定時(shí)器、時(shí)鐘振蕩器、PLL等，片上外設資源豐富、控制方便。
系統資源分配：射頻接收、發(fā)射頻綜模塊，內含DDS，PLL等，外部控制接口是微控制接口，因此直接用單片機的地址、數據、控制三總線(xiàn)實(shí)施控制。濾波組件、射頻輸入／輸出模塊等的工作狀態(tài)與接口上信號電平高低有關(guān)，因此用GPIO的方式進(jìn)行控制。A／D轉換控制使用串行外圍設備接口SPI。與上位機的通信使用RS-232串口?？傮w設計框圖如圖1所示。