基于MSP430的衛星通信車(chē)載站手持監控設備設計

摘要：本文介紹了一種基于MSP430FG4618單片機的衛星通信車(chē)載站的手持監控設備，該設備可完成對天線(xiàn)控制器、衛星MODEM的監控，實(shí)現各類(lèi)參數的設置、工作模式選擇和系統狀態(tài)的監視。
關(guān)鍵詞：車(chē)載站；手持監控設備；MSP430FG4618

引言

車(chē)載式衛星通信地球站是安裝在汽車(chē)上的衛星通信站，它利用汽車(chē)的快速機動(dòng)性，可以迅速趕到事件現場(chǎng)，構成高速信息信道，以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)通信的需求。為了保證車(chē)載站各部分設備能正常工作，必須在站內進(jìn)行集中控制和監視，監控設備的功能就是監視系統內各種設備的狀態(tài)，發(fā)生故障時(shí)能告警并進(jìn)行故障處理。

以往對車(chē)載站的監控方式主要是計算機監控，天線(xiàn)控制器的RS-232口接車(chē)內計算機的RS-232口，通過(guò)軟件編寫(xiě)的界面進(jìn)行監控。而本文設計的是基于MSP430單片機的嵌入式手持監控系統，用戶(hù)無(wú)須攜帶電腦進(jìn)行監控，只需將手持設備的兩個(gè)RS-232口分別接至天線(xiàn)控制器和衛星MODEM的RS-232口就可以進(jìn)行監視與控制操作。

衛星MODEM手持設備設計原理及方案

衛星MODEM手持設備的硬件實(shí)現

該手持設備主要具有4個(gè)硬件部分：

1. MCU：MCU是手持監控設備的核心部分，由MSP430FG4618和外圍電路構成， 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)，主要功能是根據用戶(hù)的命令，完成鍵盤(pán)檢測、液晶顯示以及數據的發(fā)送與接收。它提供兩個(gè)雙工串口Uart0、Uart1,可實(shí)現與天線(xiàn)控制器和MODEM的異步數據通信，并可用UART多串口擴展芯片(SP2338DP)按需要將其擴展至多個(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，并且要求較高的運算速率，MSP430FG4618系列恰能滿(mǎn)足設計要求。本系統供電電壓為5V，5V電源可由天線(xiàn)控制單元引入，不需要自備電池。

2.鍵盤(pán)：鍵盤(pán)電路實(shí)現輸入配置參數信息，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(pán)電路，通過(guò)鍵盤(pán)掃描來(lái)實(shí)現捕獲鍵盤(pán)的輸入。鍵盤(pán)部分主要包括0~9數字鍵、上下左右方向鍵、確認鍵、清除鍵、復位/收藏鍵和切換鍵。

3.液晶顯示：手持設備的應用中，人機界面是系統中一個(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，該手持機采用了ST7920中文字型點(diǎn)矩陣LCD控制/驅動(dòng)器。

4.告警燈：告警部分用P4.3~P4.7端口控制。74HC245作為輸入/輸出接口擴展。告警電路由4個(gè)LED構成，LED1、LED2分別代表天線(xiàn)當前狀態(tài)(鎖定/搜索)，LED3、LED4分別代表接收機、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 手持設備硬件結構圖

軟件設計

系統軟件主要采用模塊化設計方法,將全部功能劃分為主模塊及功能模塊。在具體實(shí)現時(shí)則采用中斷與查詢(xún)相結合的方法,運用任務(wù)調度的設計思想,優(yōu)先級高的任務(wù)通過(guò)中斷來(lái)實(shí)現，而低優(yōu)先級的任務(wù)則通過(guò)設置和查詢(xún)標志的方法來(lái)調用各個(gè)功能模塊。整個(gè)系統軟件由主程序、接收數據處理程序、鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序、顯示程序、串口中斷程序等構成。其中，鍵盤(pán)檢測程序放在定時(shí)器中斷中，具有最高優(yōu)先級，其次是串口數據發(fā)送中斷程序，數據處理與顯示程序具有最低優(yōu)先級，通過(guò)查詢(xún)標志的方法進(jìn)行調度工作。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

對于液晶顯示的軟件設計，主要是對ST7920進(jìn)行讀寫(xiě)操作，ST7920有繪圖和非繪圖兩種模式，提供兩套控制指令：基本指令集和擴充指令集。在本設計中，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，用擴充指令集完成。

結語(yǔ)

該手持監控設備現已投入使用到由南京郵電大學(xué)與北京愛(ài)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星通信地球站和車(chē)載地球站系統當中?，F場(chǎng)使用表明：該設備功能完備、工作穩定、實(shí)時(shí)性好、操作使用方便，具有良好的應用前景。

參考文獻
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