一種NEXT系列產品LPC動態數據採集與通信系統的製作方法
2023-07-14 18:30:16 3
本發明屬於數字系統採集和通信領域的具體應用，尤其涉及一種next系列產品lpc動態數據採集與通信系統。
背景技術：
隨著電子技術的快速發展，未來的幹擾機系統必然更具智能化，來適應種類越來越複雜的環境，並具備幹擾更多目標的能力。在智能化的同時幹擾機也具備了小型化的能力。數字器件集成度的提高，原來制約幹擾機小型化的射頻振蕩器技術也有了很大發展。基於功能和戰略目標的需要，無線電被控對象幹擾機必將更具有適用性、安全性，會隨著無線電被控對象的發展向著更加多模化的方向發展。
為了配合幹擾機的研製、對幹擾機的性能進行測試以及進行後續的訓練，為了測試、評估被控對象幹擾機的性能，驗證幹擾效果，並降低試驗成本，需要研製lpc動態數據採集與通信系統，用來在靜態條件下模擬被控對象動態測試過程，以重複定量測試被控對象幹擾機的效能。同時，無線電被控對象信號模擬器可採集幹擾實驗過程中被控對象的檢波與啟動輸出端信號，並上傳至上位機，以分析被控對象被幹擾機理。
我國的無線電lpc動態數據採集與通信系統研究起步於七十年代末，建立在現代理論的基礎上，有了幾代的發展。已研製有相關型號。當前，藉助現代的數字器件，多家研究機構開始從各個方面研究lpc動態數據採集與通信系統。南京理工大學成功研製了四代lpc動態數據採集與通信系統。北京理工大學在研究無線被控對象接收機非線性特性的基礎上，指出無線電被控對象存在信道洩露問題，並提出了利用信道洩漏機理設計幹擾信號的幹擾方法，且從理論上證明了這種幹擾方。
針對現有lpc動態數據採集與通信系統存在的如：僅能實時顯示被控對象的啟動情況，無法採集被控對象的檢波信號的缺點，新一代的lpc動態數據採集與通信系統應能採集幹擾機對被控對象作用的幹擾波形、啟動波形並能將啟動信號傳到上位機中，以便更加直觀地觀察幹擾機的幹擾效果、分析幹擾波形；模擬器應具有gps定位以及精確授時的功能，方便記錄實驗環境信息，以及更加準確地分析整個實驗過程中被控對象詳細失效信息；模擬器應具備系統自診斷功能：應確保被控對象能正常工作，因此模擬器應能產生四種被控對象的真實中頻回波信號，以便檢查被控對象是否可以正常工作；此外，新一代的lpc動態數據採集與通信系統還應具備各模塊電壓檢測、軟體診斷功能。
本發明使用keil軟體對數據採集模塊、遠程通信模塊進行軟體設計，並採用labview軟體編寫了上位機程序，實現了上位機與近端控制器的乙太網/usb通信、與主控大廳的串行通信以及讀取sd卡功能。被發明具有結構簡單、使用方便、準確度高、接電時間更短、響應迅速、探測範圍廣的特點。
技術實現要素：
為了進一步改善lpc動態數據採集與通信系統的性能，實現lpc動態數據採集與通信系統的智能化應用。本發明的目的在於提供一種next系列產品lpc動態數據採集與通信系統，該發明具有結構簡單、使用方便、準確度高、接電時間更短、響應迅速、探測範圍廣的特點。
為了實現上述系統，本發明採取的技術方案是：
一種next系列產品lpc動態數據採集與通信系統，其特徵在於該系統由4個被控對象、2個遠端模擬器、近端控制器、上位機、主控大廳組成，其中遠端模擬器1和遠端模擬器2分別包括：動態數據採集模塊和數據存儲模塊，近端控制器包括：lpc1788晶片和usb、乙太網通信模塊，上位機包括：上位機通信模塊和讀取sd卡模塊；具體的，遠端模擬器以arm晶片為核心，對被控對象的檢波信號、啟動信號進行採集、存儲以然後將被控對象的啟動信息傳輸至近端控制器，近端控制器對數據進行處理後通過乙太網接口和usb接口傳到上位機進行進一步的處理，上位機對數據進行處理之後將本身從近端控制器得到的被控對象的啟動信息數據傳至主控大廳，使主控大廳可實時觀察被控對象的工作情況，同時，主控大廳可將控制指令傳輸給上位機，實現系統的智能化控制。
在該lpc動態數據採集與通信系統中，所述的遠端模擬器包括：動態數據採集模塊和數據存儲模塊，動態數據採集模塊包括：檢波信號採集模塊、啟動信號採集模塊，其中，為了高效地採集信號，一般選用原始信號最高頻率的7~10倍，本發明中選用10倍採樣頻率檢波信號採集模塊的檢波信號，採樣頻率為10khz，通過ad將模擬信號轉化為數位訊號，從而可實現對被控對象檢波信號的採集，此處選用ad9288型ad轉換晶片，ad9288是雙通道8位ad轉換器。它是一種高速，低功耗，雙通道8位轉換精度、最高採樣率為100msps的ad轉換器，參考電壓為±512mv，使用時只需提供3.3v電源和一個編碼時鐘；啟動信號採集模塊通過對啟動波形的處理，計算出被控對象的啟動時間、啟動次數，在實際測試過程中，對被控對象啟動信號進行調理，對信號的下降沿進行判斷，完成數據的採集；數據存儲模塊選用標準sd卡，內存為8g，對採集到的數據進行存儲。
在該lpc動態數據採集與通信系統中，所述的近端控制器同時控制兩臺遠端模擬器，近端控制器選用lpc1788晶片，作為核心控制晶片，在lpc1788晶片中，uart接口最大傳輸速率115200b/s，uart接口傳輸控制指令信息及啟動信號統計信息，不牽涉傳輸採集到的檢波信號，rs422接口傳輸距離最大可以達到1500m，且採用雙絞線傳輸模式，可以有效地抑制信號幹擾；採用一分為二的結構，使一臺近端控制器與兩臺遠端模擬器通信，一臺控制器可正常將控制指令傳至兩臺模擬器，但兩臺遠端模擬器若同時向近端控制器發送數據，會發生衝突可能引起數據丟失，為保證系統傳輸數據可靠，對兩臺模擬器採用時分復用的控制方式，避免兩臺模擬器同時向近端控制器發送數據，因而rs-422接口晶片應當具有使能端，只有當使能端信號有效時，才能選中某一晶片，使該晶片所連的地址線有效，對這一晶片的存儲單元進行讀寫操作另外，rs422接口採用max3491作為電路晶片，可以實現最高10mbps的傳輸速率，具有驅動器使能和發送器使能引腳，實現通信過程的可控性，還可在相關引腳輸入非使能電平時進入關斷模式，大大節省功耗，rs-422通信接口通過max3491實現lpc1788uart至rs-422的轉換，轉換後的數據通過db9接口與外界相連。
在該lpc動態數據採集與通信系統中，所述的上位機與近端控制器採用rj45接口進行連接，10/100basetxrj45接口是常用的乙太網接口，支持10m和100m自適應的網絡連接速度；usb模塊選用的是ez-usbfx2晶片，該usb晶片功能強大，集成度高，傳輸速率最高可達480mb/s；本發明中，近端控制器傳輸數據量較大，故採用塊傳輸模式，使用usb的2端點傳輸給上位機，上位機與主控大廳採用軍方標準接口，使用rs232進行通信，其傳送距離最大約為15米，比較適合本地設備之間的通信；首先，客戶端向伺服器申請連接；其次，當連接建立完成後，客戶端將數據寫入緩衝區；當數據發送完成後關閉連接。目的是使數據段的發送和接收同步，近端控制器告訴所連上位機其一次傳輸的數據量，並建立虛連接。
在該lpc動態數據採集與通信系統中，所述的動態數據採集流程如下所示：
步驟1、開始；
步驟2、判斷是否有信號，是則轉到步驟3，否則轉到步驟2；
步驟3、自檢；
步驟4、load時間；
步驟5、參數設置；
步驟6、判斷工作次數是否為0，為0則轉到步驟5，不為0則轉到步驟7；
步驟7、被控對象工作；
步驟8、數據採集、存儲；
步驟9、判斷是否啟動，是則轉到步驟10，否則轉到步驟7；
步驟10、迴轉。
在該lpc動態數據採集與通信系統中，所述的sd卡工作整體流程如下所示：
步驟1、開始；
步驟2、sd卡初始化；
步驟3、建立文件夾；
步驟4、建立第i個文件；
步驟5、打開文件；
步驟6、寫入數據；
步驟7、關閉文件；
步驟8、判斷是否i<n+1，是則轉到步驟9，否則轉到步驟4；
步驟9、關閉文件夾，刪除第n+1個文件；
步驟10、結束。
在該lpc動態數據採集與通信系統中，所述上位機中的讀取sd卡模塊其讀取sd卡的流程如下所示：
步驟1、打開文件；
步驟2、獲取文件大小；
步驟3、讀取文件；
步驟4、數據處理；
步驟5、顯示波形；
步驟6、關閉文件。
本發明的有益效果是：
一種next系列產品lpc動態數據採集與通信系統，其特徵在於，該系統4個被控對象、2個遠端模擬器、近端控制器、上位機、主控大廳組成，其中遠端模擬器1和遠端模擬器2分別包括：動態數據採集模塊和數據存儲模塊，近端控制器包括：lpc1788晶片和usb、乙太網通信模塊，上位機包括：上位機通信模塊和讀取sd卡模塊；本發明基於無線電被控對象數據採集和通信的基本技術，使用keil軟體對數據採集模塊、遠程通信模塊進行軟體設計，並採用labview軟體編寫了上位機程序，實現了近端控制器與遠端模擬器的串行通信、上位機與近端控制器的乙太網/usb通信、與主控大廳的串行通信以及讀取sd卡功能。本發明具有結構簡單、使用方便、準確度高、接電時間更短、響應迅速、探測範圍廣的特點。
附圖說明
以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的解釋說明。
圖1是next系列產品lpc動態數據採集與通信系統總體框架圖；
圖2是動態數據採集模塊總體框圖；
圖3是上位機與近端控制器通過乙太網通信的結構框圖；
圖4是系統數據採集流程圖；
圖5是sd卡工作整體流程圖；
圖6是上位機框圖；
圖7是讀取sd卡流程圖。
具體實施方式
本發明的具體實施方式為：所述的一種next系列產品lpc動態數據採集與通信系統，4個被控對象兩兩分別同2個遠端模擬器單相連接，遠端模擬器通過rs422接口同近端控制器雙向連接，近端控制器通過乙太網和usb接口同上位機雙向連接，上位機通過rs232接口同主控大廳連接；具體的，遠端模擬器以arm晶片為核心，對被控對象的檢波信號、啟動信號進行採集、存儲以然後將被控對象的啟動信息傳輸至近端控制器，近端控制器對數據進行處理後通過乙太網接口和usb接口傳到上位機進行進一步的處理，上位機對數據進行處理之後將本身從近端控制器得到的被控對象的啟動信息數據傳至主控大廳，使主控大廳可實時觀察被控對象的工作情況，同時，主控大廳可將控制指令傳輸給上位機，實現系統的智能化控制。
圖1是next系列產品lpc動態數據採集與通信系統結構框圖，該系統由4個被控對象、2個遠端模擬器、近端控制器、上位機、主控大廳組成，其中遠端模擬器1和遠端模擬器2分別包括：動態數據採集模塊和數據存儲模塊，近端控制器包括：lpc1788晶片和usb、乙太網通信模塊，上位機包括：上位機通信模塊和讀取sd卡模塊；4個被控對象兩兩分別同2個遠端模擬器單相連接；遠端模擬器通過rs422接口同近端控制器雙向連接，用於對被控對象的檢波信號、啟動信號進行採集、存儲以及將信息傳輸至近端控制器；近端控制器通過乙太網和usb接口同上位機雙向連接，用於控制遠端模擬器，以及與上位機的通信；上位機通過rs232接口同主控大廳連接，負責與主控大廳的通信以及sd卡數據的讀取。
圖2是動態數據採集模塊總體框圖，所述動態數據採集模塊包括：檢波信號採集模塊、啟動信號採集模塊，其中，為了高效地採集信號，一般選用原始信號最高頻率的7~10倍，本發明中選用10倍採樣頻率檢波信號採集模塊的檢波信號，採樣頻率為10khz，通過ad將模擬信號轉化為數位訊號，從而可實現對被控對象檢波信號的採集，此處選用ad9288型ad轉換晶片，ad9288是雙通道8位ad轉換器。它是一種高速，低功耗，雙通道8位轉換精度、最高採樣率為100msps的ad轉換器，參考電壓為±512mv，使用時只需提供3.3v電源和一個編碼時鐘；啟動信號採集模塊通過對啟動波形的處理，計算出被控對象的啟動時間、啟動次數，在實際測試過程中，對被控對象啟動信號進行調理，對信號的下降沿進行判斷，完成數據的採集。本發明通過ad轉換電路將模擬信號轉化為數位訊號，從而可實現對被控對象檢波信號的採集，此處選用ad9288型ad轉換晶片，ad9288是雙通道8位ad轉換器。它是一種高速，低功耗，雙通道8位轉換精度、最高採樣率為100msps的ad轉換器，參考電壓為±512mv，使用時只需提供3.3v電源和一個編碼時鐘。
圖3是上位機與近端控制器通過乙太網通信的結構框圖，所述的上位機與近端控制器採用rj45接口進行連接，10/100basetxrj45接口是常用的乙太網接口，支持10m和100m自適應的網絡連接速度；usb模塊選用的是ez-usbfx2晶片，該usb晶片功能強大，集成度高，傳輸速率最高可達480mb/s；本發明中，近端控制器傳輸數據量較大，故採用塊傳輸模式，使用usb的2端點傳輸給上位機，上位機與主控大廳採用軍方標準接口，使用rs232進行通信，其傳送距離最大約為15米，比較適合本地設備之間的通信；首先，客戶端向伺服器申請連接；其次，當連接建立完成後，客戶端將數據寫入緩衝區；當數據發送完成後關閉連接。目的是使數據段的發送和接收同步，近端控制器告訴所連上位機其一次傳輸的數據量，並建立虛連接。
圖4是系統數據採集流程圖，所述的動態數據採集流程如下所示：
步驟1、開始；
步驟2、判斷是否有信號，是則轉到步驟3，否則轉到步驟2；
步驟3、自檢；
步驟4、load時間；
步驟5、參數設置；
步驟6、判斷工作次數是否為0，為0則轉到步驟5，不為0則轉到步驟7；
步驟7、被控對象工作；
步驟8、數據採集、存儲；
步驟9、判斷是否啟動，是則轉到步驟10，否則轉到步驟7；
步驟10、迴轉。
圖5是sd卡工作整體流程圖，所述的sd卡工作整體流程如下所示：
步驟1、開始；
步驟2、sd卡初始化；
步驟3、建立文件夾；
步驟4、建立第i個文件；
步驟5、打開文件；
步驟6、寫入數據；
步驟7、關閉文件；
步驟8、判斷是否i<n+1，是則轉到步驟9，否則轉到步驟4；
步驟9、關閉文件夾，刪除第n+1個文件；
步驟10、結束。
圖6是上位機框圖，所述上位機進行數據傳輸、波形顯示及後期處理，近端控制器通過乙太網口或者usb口將實驗採集數據實時送至上位機，實現多通道被控對象啟動信號的波形顯示以及數據分析的功能。同時，為了更加真實地模擬實戰，上位機還應將數據傳輸至主控大廳，讓主控大廳實時了解被控對象的工作情況。上位機軟體設計包括上位機與近端控制器通信、上位機與主控大廳通信、讀取sd卡；在本發明中，先配置好伺服器ip，設置乙太網的埠後，使系統運行，此時上位機打開4004埠進行實時偵聽，當伺服器和客戶端建立連接後，接收到傳輸過來的被控對象的工作情況，上位機對信號進行處理，將被控對象的啟動波形呈現在用戶界面上。
圖7是讀取sd卡流程圖，所述上位機中的讀取sd卡模塊其讀取sd卡的流程如下所示：
步驟1、打開文件；
步驟2、獲取文件大小；
步驟3、讀取文件；
步驟4、數據處理；
步驟5、顯示波形；
步驟6、關閉文件。
除了上述以外本發明所屬技術領域的普通技術人員也都能理解到，在此說明和圖示的具體實施例都可以進一步變動結合。雖然本發明是就其較佳實施例予以示圖說明的，但是熟悉本技術的人都可理解到，在所述權利要求書中所限定的本發明的精神和範圍內，還可對本發明做出多種改動和變動。