基于DSP的機載遠程投放控制終端設計

摘要： 針對導彈研制靶場試驗的需求，設計了一種基于DSP的機載遠程投放控制終端，用于紅外干擾源的投放控制。給出了控制終端的組成結構，重點介紹硬件設計及軟件設計，通過在線編程技術方便投放模式的遠程加載，使用特定的數據幀編碼原則提高了無線數據傳輸的可靠性。多次的外場靶試試驗驗證了系統設計的通用性和工程實用性。

關鍵詞： 遠程投放； 控制終端； DSP； 在線編程； 數據幀編碼原則

中圖分類號： TN911?34； TP23 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）06?0029?03

0 引 言

導彈研制過程中為考核其抗干擾性指標，需要在靶機上加裝紅外干擾源的投放裝置，在靶機起飛后的特定時間段內，按一定的投放序列完成紅外干擾彈的投放，在靶機周圍形成與靶機紅外輻射特征相似的紅外輻射源，對導彈進行干擾[1]。

以往使用的投放裝置，其投放模式基本都是比較固定的：一次性全部投放或以固定時間間隔進行投放，并且投放模式的設置都是在靶機起飛前固化在裝置內，無法進行再次修改。這種比較固定的投放模式不能充分驗證導彈的抗干擾性能指標，同時當靶機上天后發現投放模式設置有誤或臨時需更改投放模式時，無法進行再次重新加載，浪費試驗機會，這些因素嚴重制約了導彈靶場試驗的有效開展。

以DSP為控制核心的機載遠程投放控制終端，利用無線數傳電臺接收來自地面站的控制指令，對接收到的無線通信數據進行解調、接收和存儲，完成投放模式的設置及點火指令的響應，利用處理器的數字I/O信號完成紅外干擾源的點火控制，實現靶機的投放任務。

1 硬件電路設計

1.1 系統組成結構

機載遠程投放控制終端采用模塊化設計，主要由通信單元、電源單元、控制單元及執行單元4個部分組成。通信單元利用無線數傳電臺負責與地面站的遠程通信；電源單元對靶機上的直流供電進行隔離與轉換，實現投放控制終端用電的匹配；控制單元一方面接受來自地面站的指令，完成投放模式的配置，并根據指令完成對執行單元的控制，同時將終端的狀態通過通信單元反饋到地面站；執行單元接收控制單元的指令，對靶機上的每一個紅外干擾彈單獨進行投放控制。

機載遠程投放控制終端與地面站各使用一個同型號無線數傳電臺，這樣控制終端和地面站之間的通信數據可以直接從數據口取出使用，不用經過特殊設置。無線數傳電臺使用內置RS 232總線接口與DSP處理器進行數據傳輸，使用MAX232AMJE芯片完成數據收發電平的轉換。

1.3 控制單元設計

控制單元硬件結構如圖3所示。處理器采用TI公司的TMS320F240，該處理器提供10位分辨率的A/D、16位精度的定時器功能、16位精度的看門狗定時器，全雙工的串行接口，片內集成32 KB FLASH程序存儲器[3]。在控制單元設計中，片外擴展了64 KB的程序存儲器和64 KB的數據存儲器。TMS320F240具備開發IPA系統的硬件條件，只需借助RS 232串行通信口，通過在FLASH自定義的段中放置加載代碼，利用這段代碼擦寫FLASH、讀取程序存儲器中的代碼，實現線編程[4?5]。

機載遠程投放控制終端的處理器收到點火指令后，通過數字I/O發出控制信號，經過CD54ACT245驅動模塊，使用TLP621?4對控制信號進行光電隔離，控制繼電器JRW?131MA將點火電源信號送入目標，實現執行目標的執行。由于每個執行目標都通過單獨的繼電器繼續控制，所以可方便實現投放模式的多樣性。

機載遠程投放控制終端接收到指令后，使用DSP內部的16位定時計數器進行計數，其控制精度可以達到毫秒級，按照要求的時間間隔產生繼電器的I/O控制信號。同時使用DSP內部的A/D模塊對電壓進行監控。并將監控結果通過無線通信傳至地面站。

2 軟件設計

系統上電啟動或者軟、硬件復位后，軟件自動讀取終端上的初始設置，寫入投放模式寄存器，然后進入等待指令狀態，在等待指令的過程中，同時要發送中斷活動狀態，當接收到有效的指令后，進入指令執行子程序運行，執行之后返回給地面站。系統子程序有以下幾種：

（1）接收到自檢指令。自檢終端，發送自檢結果指令給地面站。

（2）接收參數設置指令。解析到電臺發射功率，設置電臺發射功率成功后發送設置成功指令給地面站。

（3）接收到點火指令。按照投放模式投放，投放完成返回投放完成指令給地面站。

（4）接收到投放模式設定。解析到投放模式數據，重新寫入投放模式數據寄存器，成功更改后發送設置成功指令給地面站。

（5）接受到查詢狀態指令。檢測終端狀態，把數據發送給地面站。

在機載遠程投放控制終端的通信代碼采用特定的數據幀編碼原則，目的是盡量減小數據傳輸過程中的誤碼率，并兼顧傳輸效率。該系統傳輸協議中的數據幀結構的第 1、2個字節（包頭）和最后一個字節（包尾）采用特定的起始碼和結束碼，如AAH，55H，B5H等，可以有效抑制誤碼。數據接收方可以把接收到的數據放在一個FIFO緩沖器中，當接收到有效的包頭才開始一個數據幀的接收，否則，認為是干擾或誤碼丟棄不處理。數據幀開始接收后，根據數據長度，能正確接收數據碼，才當一個有效的數據幀，否則，丟棄重新開始等待起始碼。數據的傳輸常會出現連續置0的字節，這種零點平在傳輸中非常容易受到干擾而變成其他數據，因此數據幀采用余3的編碼方式。對數據幀每個字節都采用奇偶校驗，并計算所有的數據字節累加和、異或和，放在數據幀中供接收方校驗。

3 結 語

設計的機載遠程投放控制終端，利用DSP的資源條件，方便實現線編程技術的應用，使得投放模式的遠程加載能方便實現；對紅外紅外干擾源控制通路的單獨控制，使得投放模式的設置更加多樣性；利用軟件和硬件結合的方式，提供系統工作的可靠性。此系統使用方便、可靠，在多次的外場靶試中得到了多次應用，效果良好。

參考文獻

[1] 鄭建輝.靶彈彈載紅外干擾技術研究與應用[J].科技傳播，2012（14）：102?103.

[2] 呂晶晶，劉國鵬，姚金杰.基于無線傳感器網絡的地震監控系統設計[J].傳感器世界，2011（7）：29?32.

[3] Texas Instruments. TMS320F28X DSP event manager （EV） reference guide [M]. US： Texas Instruments， 2003.

[4] 曾昭健，毛韜，朱善安.串行引導加載技術在DSP網絡實驗系統中的應用[J].機電工程，2007（8）：17?19.

[5] 陶維青，任謙.通過串口通訊實現TMS320F2812的軟件更新[J].合肥工業大學學報，2008（5）：569?571.

[6] 李志勛，田健江，張彤.姿控發動機試驗熱流參數測量系統設計[J].火箭推進，2010， 36（2）：53?58.