0引言
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和經(jīng)濟全球化進程的加快，中國安防產(chǎn)業(yè)盡管起步比較晚，但是發(fā)展迅速，應用范圍逐年擴大；云臺是安防行業(yè)的一種最典型產(chǎn)品，是安裝、固定攝像機的設備,分為固定云臺和電動云臺兩種。固定云臺是指安裝好攝像機后，調整好水平和俯仰的角度，達到理想的工作狀態(tài)后，鎖定調整機構的一種裝置，適合于監(jiān)控區(qū)域范圍不大的情況。
電動云臺是指由板卡集成控制電路、外部機械結構、水平和垂直方向兩個交流電機或者步進電機共三大部分組成，可以做水平和垂直運動的安裝平臺，它可以擴大攝像機的監(jiān)視范圍，適用于大范圍掃描監(jiān)視系統(tǒng)。該安裝平臺的工作原理是由微控制器組成的集成電路，利用固化于集成電路內部存儲器 flash的應用程序或者通過 RS485端口接受來自外部鍵盤輸入指令，控制集成電路上的繼電器開合，從而指揮負責云臺上下和左右方向轉動的兩個電動機動作，即當控制電路發(fā)出上、下動作電壓時，垂直電機轉動，經(jīng)減速箱帶動垂直傳動輪盤轉動，或者當控制電路發(fā)出左、右動作電壓時，水平電機轉動并經(jīng)減速箱帶動云臺底部的水平齒輪盤轉動，甚至當控制電路發(fā)出三維空間精確定位信號給水平和垂直電機，水平和垂直電機同時旋轉，驅動傳動齒輪，傳動齒輪帶動安裝在云臺護罩中的攝像機做相應的轉動運動，達到云臺上的攝像機自動掃描監(jiān)視區(qū)域的目的。集成控制電路也可以接受來自遠程監(jiān)控中心值班人員操作鍵盤的中斷控制命令，指揮云臺跟蹤監(jiān)視對象和驅動攝像機的變倍、聚焦、光圈的動作。根據(jù)電動云臺的工作電壓不同，一般分為交流 24V、交流 220V及直流 24V三種。本文重點討論的是以 ATmega64單片機為控制器，工作電壓為交流 24V的電動云臺板卡自動測試平臺的設計。
1.云臺板卡的原理
1.1 ATmega64的功能特性 高性能、低功耗的 8 位 AVR 微處理器 [5] ，它具有如下特點：
1）先進的RISC 結構，130條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期；32個 8位通用工作寄存器，全靜態(tài)工作，工作于 16 MHz時性能高達16MIPS，只需兩個時鐘周期的硬件乘法器
2）非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器，64K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash，擦寫壽命為 10000次；具有獨立鎖定位的可選 Boot代碼區(qū)，通過片上 Boot程序實現(xiàn)系統(tǒng)內編程，真正的同時讀寫操作；2K字節(jié)的EEPROM，擦寫壽命為 100000次；4K字節(jié)片內SRAM；64K字節(jié)可選外部存儲空間；可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密；通過SPI 接口進行系統(tǒng)內編程
3)JTAG接口(與 IEEE 1149.1標準兼容),符合 JTAG標準的邊界掃描功能;支持擴展的片內調試功能;通過JTAG 接口實現(xiàn)對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程
4)外設特點。兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器;兩個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的擴展16 位定時器/ 計數(shù)器;具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC;兩路8位PWM 通道;6路編程分辨率從1到16位可變的PWM通道;8路10位ADC;8 個單端通道;7個差分通道;2個具有可編程增益（1x,10x,或200x）的差分通道;面向字節(jié)的兩線接口;可編程的串行USART;可工作于主機/從機模式的SPI串行接口;具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器;片內模擬比較器
5)特殊的處理器特點。上電復位以及可編程的掉電檢測;片內經(jīng)過標定的 RC振蕩器;片內/片外中斷源;6種睡眠模式:空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以及擴展的 Standby模式;軟件選擇時鐘頻率;熔絲位選擇的 ATmega103兼容模式;全局上拉禁止
6) I/O 和封裝。53個可編程的I/O口;64引腳TQFP封裝,與64引腳MLF封裝
7）工作電壓和速度等級。工作電壓：4.5 - 5.5V 速度等級：0 - 16 MHz
1.2云臺板卡的工作原理
云臺的核心部件是云臺的微控制器集成電路，根據(jù)云臺的特性不同，集成電路的控制器可以選擇不同類型的單片機、DSP、ARM等控制芯片[4]，本文討論以 ATmega64單片機為微控制器組成的云臺控制集成電路，該控制電路的四大基本功能為：
1)RS485通信功能：通過 RS485接受來自外部鍵盤的控制命令，以及利用 RS485發(fā)送控制攝像機動作的控制命令
2)攝像機功能：根據(jù)不同攝像機的控制命令格式，通過 RS485發(fā)送控制命令給攝像機,驅動攝像機進行變倍大小、聚焦遠近、光圈大小等動作
一 )電機控制功能：通過集成電路控制四個繼電器的開合，完成對水平和垂直兩個電機的左右轉動控制
一 )高級功能：預置位、巡航、線掃、守望四種基本高級功能
云臺控制電路的工作流程是參考云臺控制協(xié)議（PECOL D，PECOL P，行業(yè) V0.0，行業(yè) V1.0），設定地址撥碼和協(xié)議撥碼，正確連接外部輸入控制命令的控制設備（鍵盤），在正確的云臺控制協(xié)議下，微處理器通過 RS485通信接受控制設備的輸入命令，分析和判斷后，發(fā)生響應；其響應主要有： 1）利用 RS485通信驅動攝像機動作。2）電路繼電器 ULN2803控制水平電機和垂直電機的相應動作。3）以上二者同時動作。云臺板卡控制集成電路原理圖如圖 1所示。
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[!--empirenews.page--]2自動化測試平臺的設計
2.1云臺自動化測試平臺的硬件原理
云臺板卡的功能多而繁雜，產(chǎn)品的功能測試項目多，通常測試手段是將云臺板卡組裝成整機，利用外部鍵盤輸入云臺控制命令，通過操作人員主觀判斷其功能的良好情況。針對通常測試模式費時、效率低等特點，云臺板卡自動化測試平臺的目標是進行“啟動”一鍵操作，平臺即可自動測試云臺板卡控制電路的四大模塊功能,并利用LED燈動態(tài)顯示測試的結果 [1]。自動測試平臺的基本思路為：以 ATmega64微處理器為控制中心組成自動測試平臺硬件電路，選擇相對應的云臺通信協(xié)議，利用 RS485對被測試對象（云臺板卡）發(fā)送云臺動作控制信息，設定動作運行時間，達到時間后通過光耦或者 75LBC184收集云臺動作的反饋信息，判斷云臺板卡反饋的控制命令是否正常，達到云臺功能測試的目的,四大功能測試均用 LED燈動態(tài)跟蹤顯示：紅色代表功能的不良，綠色代表功能良。自動化測試平臺原理圖如圖2所示。
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2.2云臺自動化測試平臺的軟件設計
自動化測試平臺的功能是對云臺板卡進行黑盒測試，檢測云臺板卡集成控制電路的四大模塊功能---RS485功能、攝像機功能、電機控制功能、高級功能。測試平臺軟件設計的思路為：通過 RS485通信將云臺動作命令發(fā)送給被測試板卡，測試平臺在設定時間內采集被測試板卡的響應信息，測試平臺微處理器將采集信息與正常的響應信息進行對比，給出相應判斷結果，用 LED動態(tài)顯示測試結果。其中當被測試板卡的 RS485功能不良時,對于板卡的測試無法進行，測試平臺將判定該板卡不良。但是四個功能模塊的另外三個模塊功能相對獨立，互不影響，因此自動測試平臺在 RS485功能良好前提下，剩余三大功能均一次測試完成 [3]。
自動測試平臺軟件設計是利用高級 C語言在 ICCAVR6.20開發(fā)環(huán)境下實現(xiàn)所有的測試功能流程，其流程圖如圖 3所示.
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3.結論
針對云臺板卡集成控制電路組裝成云臺整機，利用外部鍵盤人為操作檢測其功能，速度慢、效率低、人為參與因素過多影響測試結果的準確性等弊病，設計了一套以ATmega64為微處理器的自動化云臺板卡測試平臺,完成對以 ATmega64為控制微處理器的云臺自動化測試,解決了企業(yè)生產(chǎn)過程中,云臺板卡測試不正確和效率低的難題;經(jīng)過生產(chǎn)實際驗證，該自動測試平臺具有很好的應用效果，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率.
創(chuàng)新點：采用 8位 ATmega64單片機設計了一套自動測試平臺，用于檢測云臺板卡。該測試平臺具有操作簡單，自動化程度高等特點。
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