基于MSP430的衛(wèi)星通信車(chē)載站手持監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)

 車(chē)載式衛(wèi)星通信地球站是安裝在汽車(chē)上的衛(wèi)星通信站，它利用汽車(chē)的快速機(jī)動(dòng)性，可以迅速趕到事件現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)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(shè)備能正常工作，必須在站內(nèi)進(jìn)行集中控制和監(jiān)視，監(jiān)控設(shè)備的功能就是監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)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(duì)車(chē)載站的監(jiān)控方式主要是計(jì)算機(jī)監(jiān)控，天線(xiàn)控制器的RS-232口接車(chē)內(nèi)計(jì)算機(jī)的RS-232口，通過(guò)軟件編寫(xiě)的界面進(jìn)行監(jiān)控。而本文設(shè)計(jì)的是基于MSP430單片機(jī)的嵌入式手持監(jiān)控系統(tǒng)，用戶(hù)無(wú)須攜帶電腦進(jìn)行監(jiān)控，只需將手持設(shè)備的兩個(gè)RS-232口分別接至天線(xiàn)控制器和衛(wèi)星MODEM的 RS-232口就可以進(jìn)行監(jiān)視與控制操作。

衛(wèi)星MODEM手持設(shè)備設(shè)計(jì)原理及方案

衛(wèi)星MODEM手持設(shè)備的硬件實(shí)現(xiàn)

該手持設(shè)備主要具有4個(gè)硬件部分：

1. MCU：MCU是手持監(jiān)控設(shè)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(gè)OPAMP和16段LCD，采用外部8M

Hz 晶振(時(shí)鐘)，主要功能是根據(jù)用戶(hù)的命令，完成鍵盤(pán)檢測(cè)、液晶顯示以及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。它提供兩個(gè)雙工串口Uart0、Uart1,可實(shí)現(xiàn)與天線(xiàn)控制器和MODEM的異步數(shù)據(jù)通信，并可用UART多串口擴(kuò)展芯片(SP2338DP)按需要將其擴(kuò)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(yùn)算速率，MSP430FG4618系列恰能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)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(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(pán)電路，通過(guò)鍵盤(pán)掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)捕獲鍵盤(pán)的輸入。鍵盤(pán)部分主要包括0~9數(shù)字鍵、上下左右方向鍵、確認(rèn)鍵、清除鍵、復(fù)位/收藏鍵和切換鍵。

3.液晶顯示：手持設(shè)備的應(yīng)用中，人機(jī)界面是系統(tǒng)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(jī)采用了ST7920中文字型點(diǎn)矩陣LCD控制/驅(qū)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(kuò)展。告警電路由4個(gè)LED構(gòu)成，LED1、LED2分別代表天線(xiàn)當(dāng)前狀態(tài)(鎖定/搜索)，LED3、LED4分別代表接收機(jī)、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(shè)備硬件結(jié)構(gòu)圖

軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要采用模塊化設(shè)計(jì)方法,將全部功能劃分為主模塊及功能模塊。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)則采用中斷與查詢(xún)相結(jié)合的方法,運(yùn)用任務(wù)調(diào)度的設(shè)計(jì)思想,優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)通過(guò)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，而低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則通過(guò)設(shè)置和查詢(xún)標(biāo)志的方法來(lái)調(diào)用各個(gè)功能模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件由主程序、接收數(shù)據(jù)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(gòu)成。其中，鍵盤(pán)檢測(cè)程序放在定時(shí)器中斷中，具有最高優(yōu)先級(jí)，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(jí)，通過(guò)查詢(xún)標(biāo)志的方法進(jìn)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(duì)于液晶顯示的軟件設(shè)計(jì)，主要是對(duì)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(kuò)充指令集。在本設(shè)計(jì)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(kuò)充指令集完成。

結(jié)語(yǔ)

該手持監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)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(wèi)星通信地球站和車(chē)載地球站系統(tǒng)當(dāng)中?，F(xiàn)場(chǎng)使用表明：該設(shè)備功能完備、工作穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性好、操作使用方便，具有良好的應(yīng)用前景。