基于Nios II軟核的內河航標監控系統設計

力傳感器采樣數據送兩級運放LM324進(jìn)行調節放大后，送入雙12位A／D轉換器的VA1和VA2。AD7862以250 kHz的采樣率同時(shí)進(jìn)行4個(gè)通道信號采樣，輸入給片內采樣一保持放大器的信號經(jīng)差分并在A(yíng)DC輸入期間內保持，將模擬信號轉換成系統需要的數字信號。
1．1．2 GSM、GPS模塊
控制中心GSM Modem選用Siemens公司的無(wú)線(xiàn)通信引擎TC35終端，它由引擎模塊、天線(xiàn)及其外圍電路組成。監控終端TC35i模塊的用戶(hù)口采用40腳的ZIP插座，其中包含了模擬音頻、RS232接口、SIM卡接口和電源，外圍電路主要是SIM卡電路和啟動(dòng)控制電路。
GPS數據采集模塊采用美國泰雷茲導航定位公司(Thales Navigation)的一款高性能、低功耗的小型GPS接收機B12 OEM，通過(guò)獨特的軟件算法和最新的GPS技術(shù)，泰勒茲公司把B12優(yōu)化成快速處理、導航、車(chē)輛跟蹤、移動(dòng)數據、遠程信息處理的手持產(chǎn)品。它支持差分遠程操作，可提高系統差分定位精度。
1．2 片內邏輯的設計
將概念結構轉化為與實(shí)際系統相應的數據模型的過(guò)程稱(chēng)為邏輯結構設計。FPGA的片內邏輯設計，包括系統模塊和用戶(hù)自定制邏輯區域。系統模塊是指由SOPC builder自動(dòng)生成的設計，SOPC builder會(huì )根據用戶(hù)選擇的IP生成相應的HDL描述文件。用戶(hù)自定制邏輯區域內可以包含用戶(hù)自定義的Avalon外設，以及與系統模塊無(wú)關(guān)的其他用戶(hù)自定制邏輯。
利用FPGA中的可編程邏輯資源和現有IP軟核，如Nios II核、片內Boot ROM、用于FIFO的片內雙口RAM、定時(shí)器Timer、JTAG UART等來(lái)構成該嵌入式系統處理器的接口功能模塊。
1．2．1 串行通信接口UART
UART是基于RS232通信協(xié)議的串行通信接口，用于在A(yíng)ltera的FPGA中實(shí)現簡(jiǎn)單的RS232異步發(fā)送和接收邏輯。因為GSM、GPS模塊兩者的數據通信接口都為標準RS232串行接口，因此，可方便地與NiosⅡ系統的串口相連。
圖1所示的監控終端硬件設計框圖中，UART-1連接GSM短消息發(fā)送模塊TC35i，利用AT命令控制TC35i收發(fā)信息和撥號，控制中通過(guò)RS232串口與GSM TC35 Modem通信。GSM模塊接入GSM網(wǎng)絡(luò )，按照規定的通信協(xié)議，以短信方式完成航標的工作參數與狀態(tài)信息的傳輸。
UART-2連接GPS OEM板，通過(guò)GPS定位模塊的接收天線(xiàn)接收導航信號，經(jīng)接收機解調處理，獲取航標燈的位置信息，包括航標燈的代碼、位置的經(jīng)緯度、測定時(shí)間等信息，再將經(jīng)緯度坐標通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊系統傳送給監控中心。