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嵌入式多功能控制器0P7200及應(yīng)用

發(fā)布時間:2010-10-22 22:07    發(fā)布者:conniede
關(guān)鍵詞: 0P7200 , 控制器 , 自動測試
近年來,電子裝備自動測試系統(tǒng)進(jìn)入了以小型化、智能化、綜合化、信息化為發(fā)展方向的新時期,同時兼顧實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)等要求。0P7200是一款新型嵌入式多功能控制器,它具有可靠性高、體積小、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn),滿足便攜式測試系統(tǒng)的要求,同時具有以太網(wǎng)接口,便于組建大型分布式測控系統(tǒng)。以0P7200在應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)的應(yīng)用為例,詳細(xì)介紹了0P7200的接口應(yīng)用和軟件開發(fā)。該系統(tǒng)利用0P7200豐富的接口簡化了總體設(shè)計(jì),并且通過使用觸摸屏簡化了測試操作,提高了測試效率。

1 0P7200多功能控制器簡介

1.1 外觀

0P7200具有9個薄膜按鍵,1/4 VGA(320×240像素)帶程控開關(guān)的白色背光LCD和4 096×4 096模擬量觸摸屏,如圖1所示。0P7200外形尺寸為144 mm×112 mm×43 mm,已通過CE認(rèn)證,可在惡劣的工作環(huán)境中穩(wěn)定工作。


1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

0P7200多功能控制器的內(nèi)核是Rabbit 2000微處理器,它以CPLD作為譯碼單元,同時擴(kuò)充片外Flash存儲器和SRAM存儲器。在接口方面,微處理器Rabbit 2000直接控制RS485、RS232、以太網(wǎng)等接口,同時利用CPLD可實(shí)現(xiàn)對其他接口的控制,如數(shù)字輸入/輸出接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換控制接口,LCD顯示控制接口、鍵盤控制接口、觸摸屏控制接口等。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。


1.3 引腳功能描述

0P7200的引腳配置如圖3所示,各引腳功能描述如下:1)19路開關(guān)量輸入通道,輸入電壓范同為±36 V且?guī)в羞^壓保護(hù)功能;2)8路開關(guān)量輸出通道,每路可以用軟件進(jìn)行單獨(dú)配置,且每個通道在有源時最大可輸出電壓40V、電流350 mA,無源時最大可輸出電壓40 V、電流250 mA,三態(tài)時最大輸出電壓40 V;3)模擬量采集通道,單端輸入時提供8路11位分辨率的模擬輸入通道,差分輸入時提供4路12位分辨率的模擬輸入通道,且輸入信號可用軟件設(shè)定增益,單端輸入時在0~20.0 V范圍內(nèi)有8種選擇,差分輸入時在0~±20.0 V范圍內(nèi)也有8種選擇;4)10Base T以太網(wǎng)接口,帶RJ-45接口;5)3個串口,其中包括1個RS485接口,2個3線的RS232接口;6)復(fù)位引腳,低電平有效;7)2個外部電源接口,可使用9~40 V的直流電源或24 V的交流電源,且內(nèi)部具有穩(wěn)壓電路。同時,OP7200內(nèi)部有可更換的3 V硬幣型鋰電池,用于保持實(shí)時時鐘和SRAM。


1.4 軟件開發(fā)環(huán)境

OP7200的編程使用Z-World工業(yè)級的Dynamic C(或動態(tài)C)軟件開發(fā)平臺,它是一套用于編寫嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)系統(tǒng),專為Z-World控制器和基于Rabbit微處理器的控制器而設(shè)計(jì)的。

Dynamic C開發(fā)平臺集成了編輯、編譯、鏈接、裝載和調(diào)試等功能,還帶有許多函數(shù)庫,用來支持實(shí)時編程、芯片級I/O,支持國際字符、位圖圖像以及圓、線、矩形等圖形結(jié)構(gòu)的顯示。它還具有以下功能:1)函數(shù)串,這是一個動態(tài)C特有的概念,它允許在一個或多個函數(shù)中包含特殊的代碼塊。當(dāng)程序執(zhí)行到指定的函數(shù)串時,將執(zhí)行該串中所有的代碼塊。函數(shù)串支持軟件初始化、數(shù)據(jù)恢復(fù)以及其他多種任務(wù)的請求;2)互聯(lián)語句,它可以實(shí)現(xiàn)在一個程序中模擬多個并發(fā)事件;3)公有函數(shù),允許在一個程序中模擬協(xié)作事件;4)部分聲明支持單個程序中的搶先事件;5)中斷關(guān)鍵字允許程序員使用標(biāo)準(zhǔn)C來編寫中斷服務(wù)程序;6)共享和保護(hù)關(guān)鍵字,主要用于實(shí)現(xiàn)受保護(hù)的數(shù)據(jù)在不同區(qū)域的實(shí)現(xiàn)共享或?qū)⑵浯鎯υ陔姵毓╇姷拇鎯ζ髦校?)動態(tài)C的特征之一,允許程序員最大限度地使用擴(kuò)展內(nèi)存。

Dynamic C還支持協(xié)作多任務(wù)處理和搶先多任務(wù)處理。協(xié)作多任務(wù)處理是一種同時執(zhí)行多種不同任務(wù)的方法,當(dāng)不需執(zhí)行任何立即任務(wù)時,每一個單獨(dú)任務(wù)都會自動遵守其運(yùn)行時間。搶先多任務(wù)處理是一種優(yōu)先處理優(yōu)先級較高的任務(wù),一般程序通過中斷,強(qiáng)制執(zhí)行優(yōu)先級較高的任務(wù)。

2 0P7200在應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

空中交通管制機(jī)載應(yīng)答機(jī)(簡稱應(yīng)答機(jī))是一種重要機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備,它配合地面二次雷達(dá)工作,為空中交通管制系統(tǒng)提供應(yīng)答機(jī)載機(jī)平臺的各種信息,從而實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的管理和監(jiān)督,維護(hù)空中交通秩序。針對某型應(yīng)答機(jī)的測試要求,采用OP7200構(gòu)建應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)。

2.1 OP7200接口應(yīng)用

OP7200作為應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)的控制和顯示單元,負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)測試任務(wù)的調(diào)度,數(shù)據(jù)處理、接口控制、結(jié)果顯示等多種任務(wù),其接口如圖4所示。它完成的任務(wù)包括以下幾種:1)界面顯示,由LCD顯示屏完成;2)界面切換、工作模式選擇與控制、參數(shù)輸入等,由觸摸屏完成;3)測試界面的切換,由9個按鍵(其功能可被觸摸屏代替)完成;4)繼電器開關(guān)電路中的通道選擇,由8路數(shù)字輸出完成;5)測量檢波器輸出的電壓,判斷收發(fā)機(jī)是否工作,由1路A/D轉(zhuǎn)換完成;6)收發(fā)機(jī)檢測電路的通信和射頻模塊控制電路的通信,分別由2個3線RS232接口完成;7)控制盒模擬電路的通信,由RS485接口完成;8)信息交互由以太網(wǎng)接口完成。同時,0P7200采用27 V直流供電。



2.2 OP7200的軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)系統(tǒng)啟動時,首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化操作;設(shè)置背光燈開,增加LCD顯示屏亮度;進(jìn)行LCD的對比度設(shè)置,使顯示界面更為清晰;進(jìn)行鍵盤初始化;進(jìn)行字體大小初始化;創(chuàng)建觸摸屏鍵盤;進(jìn)行串口初始化,設(shè)置RS232和RS485的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等;進(jìn)行輸出口和以太網(wǎng)設(shè)置。然后對全局變量初始化,完成全局變量的定義;接著進(jìn)入測試任務(wù)選擇界面,判斷是否進(jìn)行測試,若選擇整機(jī)聯(lián)機(jī)測試或收發(fā)機(jī)測試,則都在測試任務(wù)完成后返回初始界面,否則一直在初始界面程序中循環(huán)。軟件流程如圖5所示。


在程序設(shè)計(jì)時,采用了協(xié)作多任務(wù)處理的方式。當(dāng)不需執(zhí)行立即任務(wù)時,每一個單獨(dú)任務(wù)都會自動遵守其運(yùn)行時間,通過互聯(lián)語句const和公有函數(shù),各變量可以在無嚴(yán)密防范的情況下在不同的任務(wù)之間實(shí)現(xiàn)共享。以收發(fā)機(jī)測試程序?yàn)槔瞻l(fā)機(jī)界面顯示、接收數(shù)據(jù)處理和觸摸屏控制等操作需要實(shí)現(xiàn),通過采用協(xié)作多任務(wù)處理,可以很好的完成測試任務(wù)。

2.3 使用時注意的問題

使用OP7200時,應(yīng)注意以下問題:數(shù)字輸出端口有2種漏極輸出和源極輸出模式,應(yīng)根據(jù)具體情況選擇;模擬輸入通道有單端輸入和差分輸入2種模式,并且各有多種輸入范圍,使用時應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的輸入范圍;使用鍵盤或觸摸屏調(diào)用數(shù)據(jù)輸入函數(shù)時,鍵盤和觸摸屏各有函數(shù),此時不能同時使用鍵盤和觸摸屏,應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)要求,調(diào)用鍵盤函數(shù)或者觸摸屏函數(shù);軟件設(shè)計(jì)盡量避免使用浮點(diǎn)運(yùn)算,否則容易造成截?cái)啵绊憯?shù)據(jù)精度。

2.4 效果分析

OP7200體積小,重量輕,滿足便攜式測試系統(tǒng)的要求;接口豐富,不必像PCI04或工控機(jī)需要另外添購板卡和輸入輸出設(shè)備,節(jié)省開發(fā)時間,節(jié)約開發(fā)成本;Dynamic C軟件開發(fā)平臺是基于標(biāo)準(zhǔn)C語言的改進(jìn),與標(biāo)準(zhǔn)C語言的編程規(guī)則基本通用,并且提供了專門的庫函數(shù),例如觸摸屏數(shù)字輸入庫函數(shù),可以方便輸入整數(shù)、小數(shù)等,不但使設(shè)計(jì)富于人性化,而且方便了編程,提高了軟件開發(fā)效率。

3 結(jié)束語

基于OP7200的應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)較好地完成了測試任務(wù),性能可靠,通過觸摸屏操作方便,有效地提高了應(yīng)答機(jī)的維修保障能力。實(shí)踐表明,OP7200是一款接口豐富,功能相對齊全的顯示控制終端,在便攜式測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時有較高的性價(jià)比,具有很好的應(yīng)用前景。
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