基于A(yíng)RM的機載電臺檢測控制器的設計應用

機載電臺擔負著(zhù)空空和地空之間通信，為保證電臺性能，需要對其進(jìn)行定檢?；趩纹瑱C的檢測儀存在測量速度慢、可擴展性差的問(wèn)題；而基于PXI儀器或VXI儀器的檢測儀存在著(zhù)功耗大、體積大、價(jià)格高等缺點(diǎn)。為解決上述問(wèn)題，利用基于ARM處理器來(lái)實(shí)現電臺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結構處理器，由于其出色的性能被廣泛應用于工業(yè)控制、無(wú)線(xiàn)通訊、成像和安全、網(wǎng)絡(luò )應用等方面，采用基于ARM的電臺檢測控制器具有可移植性強、可擴展性好、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)。

1 硬件設計

良好的硬件設計是是解決基于單片機、PXI、VXI等系統的電臺檢測儀問(wèn)題的關(guān)鍵。為實(shí)現硬件結構的模塊化設計，硬件主要分為兩大部分：主控制器電路和調理電路。為設計一個(gè)具有高性能、低功耗、可擴展性好和低成本檢測儀，主控制器的選擇至關(guān)重要，為滿(mǎn)足檢測儀的可擴展性設計主控制器必須具備網(wǎng)絡(luò )功能、USB存儲、串行通信、SPI通信、I2C通信、模數轉換等功能模塊，為滿(mǎn)足人機交互設計的要求，還必須具備必要的頻率預置電路、顯示電路等。具備這么多功能的控制器以及滿(mǎn)足高性能、低功耗等性能的控制器只有ARM處理器才能完成。根據某電臺的電氣特性，主控器和電臺之間的通信還必須進(jìn)行必要的電平轉換，另外電臺輸出的響應信號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 )、阻抗匹配等電路設計，這就需要調理電路。主控制器電路和調理電路相配合來(lái)完成電臺的檢測工作，根據電臺測試需求設計的硬件整體結構如圖1所示。

1．1 主控制器

主控制是電臺檢測控制器的核心，擔負著(zhù)信息采集、存儲、網(wǎng)絡(luò )功能以及和電臺通信等重要任務(wù)，主控制的好壞也直接決定了系統性能，經(jīng)對比選擇飛利浦公司的LPC2388作為該電臺的主控制器，該器件是基于A(yíng)RM7TDMI-S內核的處理器，具有太網(wǎng)控制器、USB控制器、I2C、串行接口等豐富的外設，可以滿(mǎn)足該檢測儀的需求。

1．2 存儲電路

為滿(mǎn)足可擴展性、測試結果可存儲的要求，檢測控制器要把每次對某型電臺測量的結果保存下來(lái)，這就需要有主控制器和無(wú)線(xiàn)電綜合測試儀之間能進(jìn)行通信，某無(wú)線(xiàn)電綜合測試儀對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(wú)線(xiàn)電綜合的串口線(xiàn)上，這樣就可以把測試結果讀到控制系統內部，想把該信息存儲下來(lái)，存儲器就必須滿(mǎn)足可擦寫(xiě)，為節省控制器的寶貴的通用I／O口，選擇具有12C通

信存儲功能CAT24WC64作為E2PROM，該器件負責保存電臺性能測試結果，最多保存50次電臺測試結果，超過(guò)50次，系統自動(dòng)把原來(lái)存儲的測試結果擦除掉然后再存儲。當需要查看系統電臺測試結果時(shí)通過(guò)3種方法來(lái)實(shí)現：1)把USB存儲設備插入USB存儲接口電路，系統會(huì )自動(dòng)識別該設備，然后選擇存儲測試結果按鍵就可以把保存測試結果保存到USB存儲設備：2)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口和計算機相連接，然后用遠程控制的方式來(lái)讀取測試結果：3)利用串行通信方式把信息讀到計算機中。

1．3 USB存儲接口電路

USB接口電路是完成和USB存儲設備通信的窗口，LPC2388內部具有兼容USB2．0協(xié)議的控制器，這種控制器為USB接口設計提供方便。為滿(mǎn)足系統可靠性，在D+和D-線(xiàn)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存儲設備連接上，在Ul_UPLED引腳上增加一個(gè)指示燈，當USB存儲設備連接，指示燈亮。

1．4 網(wǎng)絡(luò )接口電路

為滿(mǎn)足遠程控制需要，檢測控制器就應該具備網(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(guò)內部集成了16 KB字節的以太網(wǎng)控制器專(zhuān)用SDRAM、以太網(wǎng)控制器和ARM7內核之間使用高速AHB總線(xiàn)通信，并且使用了專(zhuān)用DMA進(jìn)行數據傳輸來(lái)實(shí)現。處理器內部使用的以太網(wǎng)控制器使用RMII接口，通過(guò)與外圍電路PHY芯片DM916lA進(jìn)行通信就可以實(shí)現以太網(wǎng)通信功能。

1．5 頻率形成電路

電臺檢測儀要想充分地檢測電臺性能，應檢測多個(gè)頻率點(diǎn)處電臺性能，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(guò)脈沖整形、計數，最后進(jìn)過(guò)緩沖送到主控制器。脈沖形成電路利用自復位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現，整形電路利用MAX708計數和緩沖電路分別利用54HCl90和54LVC245來(lái)實(shí)現，為節省處理器寶貴的I／O口資源，采用模擬總線(xiàn)的方式來(lái)實(shí)現，通過(guò)鎖存、譯碼電路來(lái)控制頻率碼的形成。

1．6 顯示、鍵盤(pán)電路

顯示電路是人機交互的窗口，直接顯示了當前檢測儀所處的狀態(tài)和電臺檢測結果。當檢測的電臺不能滿(mǎn)足性能要求時(shí)，直接顯示錯誤結果；鍵盤(pán)電路完成檢測儀部分功能的輸入。為保證檢測儀顯示結果的可靠性，檢測儀顯示電路采用抗干擾性強的LED數碼管顯示，LED數碼管的驅動(dòng)器選用ZLG7290，ZLG7290利用三線(xiàn)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功耗。ZLG7290除了用來(lái)驅動(dòng)顯示數碼管外，電臺檢測的部分輸入也通過(guò)其鍵盤(pán)接口來(lái)實(shí)現，其電路圖如圖2所示。