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車載式衛星通信地球站是安裝在汽車上的衛星通信站，它利用汽車的快速機動性，可以迅速趕到事件現場，構成高速信息信道，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，必須在站內進行集中控制和監視，監控設備的功能就是監視系統內各種設備的狀態，發生故障時能告警并進行故障處理。 以往對車載站的監控方式主要是計算機監控，天線控制器的RS-232口接車內計算機的RS-232口，通過軟件編寫的界面進行監控。而本文設計的是基于MSP430單片機的嵌入式手持監控系統，用戶無須攜帶電腦進行監控，只需將手持設備的兩個RS-232口分別接至天線控制器和衛星MODEM的 RS-232口就可以進行監視與控制操作。 衛星MODEM手持設備設計原理及方案 衛星MODEM手持設備的硬件實現 該手持設備主要具有4個硬件部分： 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OPAMP和16段LCD，采用外部8M Hz 晶振(時鐘)，主要功能是根據用戶的命令，完成鍵盤檢測、液晶顯示以及數據的發送與接收。它提供兩個雙工串口Uart0、Uart1,可實現與天線控制器和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列控制的矩陣鍵盤電路，通過鍵盤掃描來實現捕獲鍵盤的輸入。鍵盤部分主要包括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、質量輕、超薄等優點，所以，該手持機采用了ST7920中文字型點矩陣LCD控制/驅動器。 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構成，LED1、LED2分別代表天線當前狀態(鎖定/搜索)，LED3、LED4分別代表接收機、傾斜儀、極化等部件的狀態(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。在具體實現時則采用中斷與查詢相結合的方法,運用任務調度的設計思想,優先級高的任務通過中斷來實現，而低優先級的任務則通過設置和查詢標志的方法來調用各個功能模塊。整個系統軟件由主程序、接收數據處理程序、鍵盤中斷服務程序、顯示程序、串口中斷程序等構成。其中，鍵盤檢測程序放在定時器中斷中，具有最高優先級，其次是串口數據發送中斷程序，數據處理與顯示程序具有最低優先級，通過查詢標志的方法進行調度工作。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。 結語 該手持監控設備現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的超小口徑便攜式衛星通信地球站和車載地球站系統當中。現場使用表明：該設備功能完備、工作穩定、實時性好、操作使用方便，具有良好的應用前景。 |
