隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的開(kāi)展，通訊測(cè)試儀器不時(shí)新陳代謝。各種新型設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)才能的請(qǐng)求越來(lái)越高，一種通訊測(cè)試儀器的實(shí)時(shí)響應(yīng)性能，就成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否勝利的關(guān)鍵要素之一。筆者曾在多個(gè)通訊測(cè)試儀器項(xiàng)目中，勝利地應(yīng)用ARM處置器、C51單片機(jī)等為主控芯片的嵌入式系統(tǒng)，完成了對(duì)儀器相關(guān)模塊的實(shí)時(shí)控制功用。因而提出一種在某通訊測(cè)試儀器中運(yùn)用C51單片機(jī)來(lái)完成實(shí)時(shí)控制的設(shè)計(jì)計(jì)劃。
1 硬件設(shè)計(jì)與完成
1.1 總體計(jì)劃設(shè)計(jì)
在該通訊測(cè)試儀器中，實(shí)時(shí)控制模塊主要完成對(duì)射頻接納頻綜、射頻發(fā)作頻綜、濾波器組件、射頻輸入模塊、射頻輸出模塊等實(shí)時(shí)控制造用。對(duì)射頻檢波信號(hào)停止A/D轉(zhuǎn)換以獲取數(shù)據(jù)。與上位計(jì)算機(jī)停止通訊等功用。
依據(jù)待完成的系統(tǒng)功用請(qǐng)求，綜合思索系統(tǒng)資源，及芯片性價(jià)比等要素，肯定采用以C51單片機(jī)為主控芯片的嵌入式系統(tǒng)計(jì)劃，芯片為Silicon Labs的C8051F120，具有128 kB片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器、8×1 024+256 Byte的片內(nèi)RAM，可尋址64 kB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口、SPI、UART、定時(shí)器、時(shí)鐘振蕩器、PLL等，片上外設(shè)資源豐厚、控制便當(dāng)。
系統(tǒng)資源分配：射頻接納、發(fā)射頻綜模塊，內(nèi)含DDS，PLL等，外部控制接口是微控制接口，因而直接用單片機(jī)的地址、數(shù)據(jù)、控制三總線施行控制。濾波組 件、射頻輸入/輸出模塊等的工作狀態(tài)與接口上信號(hào)電平上下有關(guān)，因而用GPIO的方式停止控制。A/D轉(zhuǎn)換控制運(yùn)用串行外圍設(shè)備接口SPI.與上位機(jī)的通 信運(yùn)用RS-232串口?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
1.2 總線及I/O控制的設(shè)計(jì)
關(guān)于射頻接納頻綜、射頻發(fā)射頻綜模塊，直接采用總線控制，為防止不同的模塊控制時(shí)互相干擾，用3-8譯碼器對(duì)總線地址譯碼，產(chǎn)生不同模塊的片選信號(hào)。同 時(shí)數(shù)據(jù)線經(jīng)過(guò)總線收發(fā)器以進(jìn)步帶負(fù)載才能。關(guān)于濾波組件、射頻輸入/輸出等用I/O控制的模塊，并未直接運(yùn)用51芯片的GPIO引腳，則是將數(shù)據(jù)總線經(jīng)鎖?存后模仿GPIO信號(hào)供相關(guān)模塊運(yùn)用，如圖2所示，其中，IO_/WR1由B_/CS7與單片機(jī)寫(xiě)線邏輯或后產(chǎn)生。
1.3 SPI及RS232控制接口
C8051F120芯片上自身自帶了A/D轉(zhuǎn)換器，但只要12位，不合適該系統(tǒng)的需求，故在片外另加一片ADI公司的AD7707.其分辨率為16位， 是∑-△體系構(gòu)造，轉(zhuǎn)換的是輸入電平的均勻值。三通道，輸入電平范圍可達(dá)±10 mV~±10 V.依據(jù)實(shí)踐請(qǐng)求，該系統(tǒng)運(yùn)用AIN3高電平輸入端口，Unbuffered形式，HICOM、REF-接模仿地，VBIAS與REF+均接+2.5 V參考電壓，模仿電源5 V，數(shù)字電源3.3 V，能檢測(cè)輸入范圍為0~10 V的單極性電平。其控制接口是同步串行口，用51芯片的SPI直接控制。圖3是AD7707的電氣銜接圖。
單片機(jī)與上位計(jì)算機(jī)的通訊運(yùn)用通用異步收發(fā)器UART，外接MAX3224，將UART信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-232信號(hào)停止傳輸，MAX3224在 3~5.5 V低電壓下工作，卻可產(chǎn)生RS-232的±12 V電壓，只需銜接Tx、Rx和地線即可完成異步串行通訊。系統(tǒng)中仍有一些時(shí)鐘、復(fù)位電路和電源等，在此不再贅述。
2 軟件設(shè)計(jì)與完成
2.1 主程序框架
主程序流程圖如圖4所示。
主程序是次第構(gòu)造，較為簡(jiǎn)單。主要分兩局部：一是對(duì)系統(tǒng)各局部停止初始化設(shè)置，使其可以工作在正常狀態(tài)。二是正常工作循環(huán)狀態(tài)，當(dāng)收到上位機(jī)的控制命令時(shí)，即停止相應(yīng)的操作，無(wú)命令時(shí)則等候。關(guān)于嵌入式程序而言，無(wú)限循環(huán)是必要的。
2.2 串口通訊程序
串口通訊程序完成與上位機(jī)的通訊功用。詳細(xì)操作中運(yùn)用一個(gè)循環(huán)隊(duì)列寄存接納到的上位機(jī)命令，分別用頭指針和尾指針指向隊(duì)頭和隊(duì)尾，將各命令字節(jié)取出，停止相應(yīng)操作。命令執(zhí)行終了（隊(duì)列取空），清標(biāo)志位，等候新命令。如圖5所示。
2.3 SPI通訊程序
C51采用SPI主形式與AD7707停止通訊。主形式寫(xiě)AD7707較為簡(jiǎn)單，單片機(jī)先寫(xiě)1Byte的配置數(shù)據(jù)給AD7707，其會(huì)自動(dòng)將該數(shù)據(jù)放入本身的通訊存放器，隨后AD7707依據(jù)該配置值肯定下一步要寫(xiě)的存放器及數(shù)據(jù)大小，再將單片機(jī) 隨后輸入的數(shù)據(jù)放入指定位置。C8051F120發(fā)數(shù)據(jù)前，先依據(jù)SPICN存放器的TXBMT位的值判別能否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，再向本身的SPIDAT存放 器寫(xiě)數(shù)據(jù)即可，硬件會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)出。
主形式讀AD7707較為艱難。當(dāng)C51已設(shè)置AD7707的通訊存放器，標(biāo)明下一步操作是讀AD7707的某個(gè)存放器值后，C51向SPIDAT寫(xiě)任 意值，之后SPI數(shù)據(jù)線（MOSI）上會(huì)串行移出數(shù)據(jù)，同時(shí)時(shí)鐘線上產(chǎn)生串行時(shí)鐘，從設(shè)備（AD7707）收到時(shí)鐘，將準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)送到MISO線上交給 C51，同時(shí)不采用主設(shè)備發(fā)送的恣意值。C51將發(fā)送的串行數(shù)據(jù)放在移位存放器中，當(dāng)最后一位收到后即移入收緩沖器，再讀SPIDAT便可讀出數(shù)據(jù)。
2.4 其他軟件模塊
其他軟件模塊均是依據(jù)各局部硬件的詳細(xì)請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)向所分配的對(duì)應(yīng)地址空間按序發(fā)送所需數(shù)據(jù)來(lái)完成相關(guān)功用。
3 完畢語(yǔ)
文中提出以C51單片機(jī)C8051F120為中心控制芯片的嵌入式系統(tǒng)，已勝利應(yīng)用于某通訊測(cè)試儀器中，陔系統(tǒng)經(jīng)過(guò)中綴及查詢等方式較好地完成了對(duì)整機(jī)的實(shí)時(shí)控制功用。
文章標(biāo)簽：
單片機(jī)
