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基于ARM9的无线电台网络控制系统的设计与研究

时期:2023-01-05 00:18 点击数:
本文摘要:1、章节在如今的信息时代,由于人们对系统性能和成本掌控拒绝的大大提升,嵌入式系统凭其优良的性价比和独有的便利性获得了更加多的人们的注目。无线电台早已由传统的模拟式向数字化演变,由孤立无援系统向网络网络迈向。网络技术的较慢发展很大地推展了嵌入式系统的发展。 随着无线电台技术的飞速发展,更加多的行业开始用于无线电台,因为用无线电台方式构建数据采集、监控与掌控,相对于架设专用的电缆或光缆,具备耗资便宜、运营可信、确保便利等优点[1]。

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1、章节在如今的信息时代,由于人们对系统性能和成本掌控拒绝的大大提升,嵌入式系统凭其优良的性价比和独有的便利性获得了更加多的人们的注目。无线电台早已由传统的模拟式向数字化演变,由孤立无援系统向网络网络迈向。网络技术的较慢发展很大地推展了嵌入式系统的发展。

随着无线电台技术的飞速发展,更加多的行业开始用于无线电台,因为用无线电台方式构建数据采集、监控与掌控,相对于架设专用的电缆或光缆,具备耗资便宜、运营可信、确保便利等优点[1]。无线电台的用于从最先的按键电码、电报发展到仿真电台特无线MODEM、数字电台和DSP及软件无线电。数据传输速率从短距离回头到高速,传输的信号从非常简单代码发展到遥控遥测数据、数字化语音、动态图像等。

无线电台因其低稳定性和高可靠性限于于各类无线数据采集与监控控制系统,特别是在是应用于在输油供气管网监测、城市防空报警掌控、铁路信号监控、电力负荷监控[2]、城市路灯监控、铁路供水集中控制、GPS定位系统、地震测报、污水处理、环境监测等工业自动化系统。2、系统阐述本文把嵌入式技术与无线电台通信技术相结合,研究出有一种新型的嵌入式网络控制器。控制器内的电路板是以arm9嵌入式微处理器为核心,对外获取多个模块,还包括3个串口,小型的系统总线模块,以及非常丰富的常用嵌入式系统模块,如SPIx1、I2Cx1、I2Sx1、ADx2、PWMx1、USBHost、USBSlave模块等,有了这些模块,我们可以根据市场需求扩展嵌入式网络控制器的功能。

在本系统中我们主要用于3个串口及以太网口。该无线电台网络控制器设计的主要原理是:电台接管对讲机收到的语音信号并通过音频电缆输入到网络控制器终端。控制器内的语音编解码芯片负责管理把仿真的语音信号转换成数字信号,控制器内的软件负责管理传输音频数据,传输后的语音数据包通过互联网发送到服务器,服务器软件根据一定的规则发送数据包到其它网络控制器终端。

接到语音传输码流的控制器负责管理解码、D/A切换,通过音频电缆把语音信号输出到电台,最后无线电台通过内部的升空模块将语音信号发送到对讲机。这个过程构建了语音数据横跨互联网传输,用户通过PC或其他网络设备将控制指令发送到控制器终端。

终端内的软件负责管理说明指令并且通过串口将指令传输给电台。电台再行发布命令指令给各个被掌控的设备,从而构建了对电台及涉及设备的远程控制。

3、硬件设计在分析了无线电台网络控制器工作原理的基础上,我们对系统的子模块和任务展开了整体设计。整个系统可以分为两个比较独立国家的部分来已完成:无线电台网络控制器终端和服务器软件。

控制器1将编码后的g72x码流发送到服务器,服务器根据路由表信息,将数据发送到控制器2、控制器3、控制器4控制器n,控制器与服务器之间使用TCP或UDP协议。无线电台网络控制器结构示意图如图1右图。

硬件设计除了核心板的选型外,主要是外部电路的设计。我们自由选择了性价比较为好的SBC-2410核心板。

外围电路的设计主要还包括音频信号收集模块、网络数据发送模块、串口控制电路等[3],其中音频信号收集电路我们中选的是uda1341语音编解码芯片,网络控制器芯片我们使用的是cs8900芯片。3.1嵌入式核心板概述SBC-2410具备高性能、低功耗、模块非常丰富和体积小等优良特性,并且早已应用于在多个设计中,基于可器重的思想,整个平台支撑ARM最精简系统,把简单的信号线通过两排插针引出去。无线电台网络控制器终端的明确应用于按照实际的市场需求展开设计,通过两排插座与核心板连接[4]。

图1无线电台网络控制器结构图3.2语音芯片模块电路由于S3C2410内置的IIS总线模块需要和其他厂商获取的多媒体编解码芯片因应用于,所以无线电台网络控制器终端内部语音模块的设计是基于IIS(IntegrateInterfaceofSound)模块的。获取IIS模块需要加载IIS总线上面的数据,同时也为FIFO(FirstInputFirstOutput)数据获取DMA(DirectMemoryAccess)的传输模式,这样需要同时传输和接收数据。IIS模块有3种工作方式,分别是长时间传输模式、DMA模式和传输/拒绝接受模式,在本文的设计中,我们自由选择了传输/拒绝接受模式,在这种模式下,IIS总线可以同时接管和发送到音频数据。

3.3网络芯片模块电路S3C2410嵌入一个以太网控制器,可以在半双工或全双工模式下获取10M/100Mbps的以太网终端,反对媒体独立国家模块MII(MediaIndependentInterface)和带上缓冲器DMA模块。由于S3C2410内部未获取物理层模块,所以我们必须外接一块物理层芯片以获取以太网的终端地下通道。而常用的单口10M/100Mbps高速以太网模块器件皆获取MII模块和传统的网络接口,所以可以便利地与ARM相连。

在无线电台网络控制器终端,我们使用cs8900作为以太网物理层模块。它的基本工作原理如下:在接到主机发去的数据报后,侦听网络线路否整天。

如果线路整天,它就等到线路空闲为止,否则,立刻发送到该数据帧。在发送到过程中,首先加到以太网帧头,然后分解CRC校验码,最后将此数据帧发送到以太网上。

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在拒绝接受过程中,它将从以太网接到的数据经过解码、去帧头和地址检验等步骤,然后留存在片内。在通过CRC校验后,它不会根据初始化配备情况,通报cs8900接到了数据帧,最后,用某种传输模式传遍ARM的存储区中[5]。

cs8900有三种工作模式:I/O模式、存储器模式和必要存储器存储模式,系统配置文件为I/O模式,可通过程序使其工作于其它模式。cs8900的各个工作模式各有优缺点,在本系统的设计中,我们使用的是它的I/O模式。网卡芯片无法分开工作,还必需有一个网络变压器在RJ-45模块和网络芯片中间展开电平互相交换。

另外网卡芯片有两个LED命令是用作命令接管和发送到状态的,如果网络连接长时间并且长时间发送数据报时,LED不会闪光。4、软件设计在本系统的软件设计中,主要还包括无线电台网络控制器终端应用于程序设计及服务器软件设计[6]。

4.1无线电台网络控制器终端应用于程序设计无线电台网络控制器终端应用软件整体结构图如图2右图。应用软件结构图表明了系统程序设计主要由四个模块构成,分别是语音及串口数据处理模块、工作参数设置及加载模块、出厂值还原成模块、服务器货运及管理模块。其中前三个模块运营于嵌入式开发板,最后一个模块运营于windows平台。

四个模块中,语音及串口数据处理模块是功能比较简单的模块,区分为两个比较独立国家的模块:语音数据处理模块和串口数据处理模块,其中语音数据处理模块又由3个子模块包含,分别是读书键值、读书网络命令和语音数据流处置。工作参数的设置主要是对写出配置文件和读书配置文件的设置。4.2服务器软件设计服务器监控及掌控模块的程序设计中,我们主要用于两个定时器。

定时器1间隔2秒产生一个超时事件,服务器间隔2秒向集群发送到一次查找数据包,控制器接到查找数据包后,不会产生一个接收者包在,这个接收者包中的信息体现了控制器当前的状态。5、系统运营截面图系统的调试过程中,我们用了2个无线电台及服务器进行测试。

服务器运营界面图片如图3右图。我们设置2个无线电台网络控制器终端的IP地址分别是192.168.0.8和192.168.0.18。

按下对讲机的PPT按键时,指示灯由绿灯变为蓝灯,指出服务器转入发送状态。如果想要隔绝某个控制器,不想其拒绝接受或发送信号,则在远程控制的框中,输出对应的IP地址,然后自由选择重开,则可以对其展开隔绝,图4远程串口顺利掌控kissmodem软件图片与其比较不应的指示灯呈圆形红色。

若想重开或关上所有的控制器,则按远程控制板中适当的按钮才可构建。kissmodem软件是摩托罗拉电台的专用管理软件,该软件通过串口与电台通信,通过加载电台的数据就可以告诉电台当前的工作状态然后通过窗口表明涉及信息。

我们通过远程串口对电台发布命令指令,kissmodem不会对指令作出号召,如图4右图。当我们把对讲机的信道转换按钮拨到1时,对讲机收到一个信号给电台,电台通过串口把信号传输给控制器,kissmodem软件把数据通过网络发送过来,另一个控制器经过网口并转串口的数据传输,从而电台ID不会表明1001,以此类推,目前最多可以设置14个电台6结束语。实践证明,本文所设计的电台网络控制器早已构建了基本的功能,调试结果证明硬件设计方案几乎符合产品的功能市场需求,软件设计使用功能出色的嵌入式Linux操作系统便利了今后软件的升级。整个系统耗资便宜、运营可信、更容易施工和确保,在远程数据监控系统中有较小的推展价值。


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