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車載式衛(wèi)星通信地球站是安裝在汽車上的衛(wèi)星通信站，它利用汽車的快速機動性，可以迅速趕到事件現(xiàn)場，構(gòu)成高速信息信道，以滿足實時通信的需求。 為了保證車載站各部分設備能正常工作，必須在站內(nèi)進行集中控制和監(jiān)視，監(jiān)控設備的功能就是監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)各種設備的狀態(tài)，發(fā)生故障時能告警并進行故障處理。 以往對車載站的監(jiān)控方式主要是計算機監(jiān)控，天線控制器的RS-232口接車內(nèi)計算機的RS-232口，通過軟件編寫的界面進行監(jiān)控。而本文設計的是基于MSP430單片機的嵌入式手持監(jiān)控系統(tǒng)，用戶無須攜帶電腦進行監(jiān)控，只需將手持設備的兩個RS-232口分別接至天線控制器和衛(wèi)星MODEM的 RS-232口就可以進行監(jiān)視與控制操作。 衛(wèi)星MODEM手持設備設計原理及方案 衛(wèi)星MODEM手持設備的硬件實現(xiàn) 該手持設備主要具有4個硬件部分： 1. MCU：MCU是手持監(jiān)控設備的核心部分，由MSP430FG4618和外圍電路構(gòu)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OPAMP和16段LCD，采用外部8M Hz 晶振(時鐘)，主要功能是根據(jù)用戶的命令，完成鍵盤檢測、液晶顯示以及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。它提供兩個雙工串口Uart0、Uart1,可實現(xiàn)與天線控制器和MODEM的異步數(shù)據(jù)通信，并可用UART多串口擴展芯片(SP2338DP)按需要將其擴展至多個較高波特率的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系列恰能滿足設計要求。本系統(tǒng)供電電壓為5V，5V電源可由天線控制單元引入，不需要自備電池。 2.鍵盤：鍵盤電路實現(xiàn)輸入配置參數(shù)信息，主要由MSP430的端口P5.3~P5.7行控制、P4.3~4.7列控制的矩陣鍵盤電路，通過鍵盤掃描來實現(xiàn)捕獲鍵盤的輸入。鍵盤部分主要包括0~9數(shù)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(tǒng)中一個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，所以，該手持機采用了ST7920中文字型點矩陣LCD控制/驅(qū)動器。 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LED構(gòu)成，LED1、LED2分別代表天線當前狀態(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(jié)構(gòu)圖 軟件設計 系統(tǒng)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。在具體實現(xiàn)時則采用中斷與查詢相結(jié)合的方法,運用任務調(diào)度的設計思想,優(yōu)先級高的任務通過中斷來實現(xiàn)，而低優(yōu)先級的任務則通過設置和查詢標志的方法來調(diào)用各個功能模塊。整個系統(tǒng)軟件由主程序、接收數(shù)據(jù)處理程序、鍵盤中斷服務程序、顯示程序、串口中斷程序等構(gòu)成。其中，鍵盤檢測程序放在定時器中斷中，具有最高優(yōu)先級，其次是串口數(shù)據(jù)發(fā)送中斷程序，數(shù)據(jù)處理與顯示程序具有最低優(yōu)先級，通過查詢標志的方法進行調(diào)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進行讀寫操作，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(jié)語 該手持監(jiān)控設備現(xiàn)已投入使用到由南京郵電大學與北京愛科迪信息通訊技術有限公司合作研發(fā)的超小口徑便攜式衛(wèi)星通信地球站和車載地球站系統(tǒng)當中。現(xiàn)場使用表明：該設備功能完備、工作穩(wěn)定、實時性好、操作使用方便，具有良好的應用前景。 |
