探討海事衛(wèi)星天線控制器硬件綜合測試軟件的設(shè)計

廖品真（哈爾濱工業(yè)大學， 518000）

探討海事衛(wèi)星天線控制器硬件綜合測試軟件的設(shè)計

廖品真
（哈爾濱工業(yè)大學， 518000）

當今時代是一個信息時代，通信系統(tǒng)正在飛速向前發(fā)展。作為現(xiàn)代通信系統(tǒng)中最重要組成部分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于其通信距離遠、容量大、約束少的諸多優(yōu)點受到了各大領(lǐng)域的廣泛歡迎。目前，唯一能同時為海陸空用戶提供全方位通信服務(wù)的通信系統(tǒng)就是海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其發(fā)展前景非常廣闊。海事通信系統(tǒng)中，保持天線控制器的穩(wěn)定運行是至關(guān)重要的，而想要實時監(jiān)測天線的工作狀態(tài)，關(guān)鍵問題就是要設(shè)計出，能夠?qū)崟r監(jiān)測、控制天線控制器的綜合測試軟件。

海事衛(wèi)星通信；天線控制器；檢測軟件；設(shè)計

0 引言

衛(wèi)星通信系統(tǒng)將衛(wèi)星當作中繼站，幫助轉(zhuǎn)發(fā)微波信號，為人類實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的實時通信提供了新的途徑。根據(jù)工作軌道，衛(wèi)生通信系統(tǒng)可以分成低軌道通信系統(tǒng)、中軌道通信系統(tǒng)和高軌道通信系統(tǒng)。高軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)也叫做同步靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)就屬于這一類，在發(fā)展中逐漸實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的衛(wèi)星移動數(shù)字的高效安全通信。我國的海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的終端主要從國外進口，價格昂貴、維修復(fù)雜，所以在我國沒有研發(fā)出自己的成熟產(chǎn)品之前，必須加強系統(tǒng)中的關(guān)鍵硬件設(shè)施，天線控制器的實時監(jiān)測，設(shè)計出合適的綜合測試軟件。

1 天線控制器系統(tǒng)電路組成

本文以TI公司生產(chǎn)的以TMS320F2812處理器為核心的天線控制器為例，設(shè)計硬件綜合測試軟件。想要為ACU設(shè)計檢測軟件，首先應(yīng)對天線控制器系統(tǒng)的電路組成做出充分了解：仔細閱讀天線控制器的硬件連接圖，熟悉每一個模塊的信號接口和寄存器；針對各個模塊的檢測方法編寫檢測程序，并對檢測結(jié)果的校正提出有效方法；制定通信協(xié)議，編寫軟件，調(diào)試修改。

如圖1所示，天線控制器主要就是由中央控制單元、電機驅(qū)動單元、傳感器單元、GPS模塊、外擴接口和存儲器組成的，各個模塊分別起著不同的作用：中央控制單元就是上文提到的TI公司生產(chǎn)的數(shù)字信號處理器；外界擴口和存儲器的設(shè)計是因為系統(tǒng)本身的DPS接口已經(jīng)被其他模塊占用了，所以向外擴出來一個異步串口，當做檢測軟件的接口；傳感器單元中的器件較多，分別用于感知不同影響因素；電機驅(qū)動單元則是用于調(diào)整天線角度；GPS模塊用于檢測經(jīng)緯度和信息查詢。

2 檢測軟件的通信協(xié)議

天線控制器的檢測軟件采用的通信方式要求能夠在下位機和上位機之間進行，從而選擇了串行通信方式中的異步通信方式，具有代表性的EIA-232.這種通信方式使用較為簡單，抗干擾能力較好。

將通信信道和設(shè)備連接起來以后，會出現(xiàn)多個數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，想要實現(xiàn)正常的信息交換與資源共享，這些系統(tǒng)之間必須采用相同的語言，遵循一定的規(guī)則，我們將這個規(guī)則稱為通信協(xié)議。通信協(xié)議中包含了三個基本要素：語法、語義和定時。通信協(xié)議能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)通信這個復(fù)雜的問題簡單化，實現(xiàn)更加方便的交流和理解。

檢測軟件的通信協(xié)議根據(jù)實際要求可以分成兩個部分：模塊檢測指令，用于上位機向下位機發(fā)送；檢測結(jié)果指令，用于下位機向上位機發(fā)送。其工作原理可以參照圖2所示。

檢測過程首先是上位機向下位機發(fā)送指令，下位機接收到信息以后要先回復(fù)ACK信號，然后開始進行相應(yīng)的檢測，檢測完畢后將結(jié)果送回給上位機，上位機負責顯示結(jié)果。若是上位機發(fā)送指令的過程中，出現(xiàn)了一些干擾性的問題或是其他原因，造成了錯誤，那么下位機接收到數(shù)據(jù)信息后就會回復(fù)NAK的信號，上位機收到這樣的回復(fù)會重新發(fā)送指令。若是連續(xù)收到了三次NAK信號，就判定檢測失敗，繼續(xù)下一模塊的檢側(cè)。此外，若是上位機發(fā)送指令以后，一段時間之內(nèi)沒有收到任何回復(fù)，檢測超時，這時也判定檢測失敗，繼續(xù)下一模塊的檢測。檢測軟件將ACK和NAK的信號分別規(guī)定為0x15和0x06.

3 天線控制器檢測軟件設(shè)計

3.1串口通信模塊

串口通信采用的編程方法在Windows下有三種：Windows自帶的API，這種方法對程序員的能力要求比較高，除了必須熟練掌握API的眾多函數(shù)以外，還要對線程的編程熟悉了解，對于能力有限的程序員不予推薦；MSComm通信控件，這種方法更適合用在單個串口操作中，但是編程的靈活性與可控性會受到影響，線程和串口較多的時候不適用；第三方提供的串口通訊類，例如CSerialPort，這種方法相對來說效率更高、可控性更強、擴展性更好，編程更加簡單。比較來說，第三種編程方法更適合用于串口通信編程設(shè)計。

3.2GPS模塊

GPS就是全球定位系統(tǒng)，在日常生活中也比較常見，在海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有三個組成部分：地面控制站，位于美國的科羅拉多，共有三個天線和五個監(jiān)測站，用于收集數(shù)據(jù)、計算信息、診斷狀態(tài)、調(diào)度衛(wèi)星等等；衛(wèi)星距離地面有20200公里，除了有正在工作的衛(wèi)星以外還有備用的衛(wèi)星，目前已經(jīng)更新了三代；接收機的形式非常多，本文主要介紹的是海上船載衛(wèi)星接收裝置。GPS模塊依附在天線控制器上，是一個硬件設(shè)備，用于接收信息，檢測軟件的設(shè)計中就需要將硬件模塊中的信息通過軟件顯示到計算機上。

GPS模塊收集到的信息往往有很多，但是軟件用到的只有GPRMC和GPGSV兩組數(shù)據(jù)，大量的數(shù)據(jù)是無效的。為了節(jié)省空間、提高效率，就必須在處理信息的過程中有效判斷接收到的數(shù)據(jù)。若是有用的信息，就儲存到緩沖區(qū)中，若是無效的信息，就忽略掉重新判斷。

3.3傳感器模塊

傳感器的作用是，針對船行過程中的海上的惡劣天氣環(huán)境，幫助天線控制器找到海事衛(wèi)星。海上行船主要會受到風浪的影響，進而天線會出現(xiàn)俯仰、橫滾、航向的變化，測試軟件通過傳感

圖1　天線控制器工作原理框圖

器將這三個變化量實時顯示到計算機上，方便實時補償，最好顯示成曲線，更加形象直觀。

3.4軟件界面

軟件界面的設(shè)計工具采用了Visual Studio2005，并選用VC++編程環(huán)境。首先創(chuàng)建一個F33Antenna Diagnostics1.1.0.0窗口，選擇基于對話框。具體的操作為：單擊文件、選新建、然后選項目，選用MFC程序，并在向?qū)е羞x擇對話框，生成一個默認對話框，隨后向其中添加控件，包括：一個編輯框、三個靜態(tài)框、一個復(fù)選框、十個按鈕，添加兩個菜單欄File和View，并在這兩個菜單欄下添加二級菜單欄Exit和DebugInfo，為DebugInfo和Dump Data to File添加響應(yīng)對話框，針對連接串口和保存數(shù)據(jù)添加進程顯示對話框，最后為傳感器數(shù)據(jù)的顯示添加上圖形對話框。

4 結(jié)語

海事衛(wèi)星通信天線控制器硬件檢測軟件在通信系統(tǒng)的運行過程中能夠起到很好的輔助作用。但是由于該軟件開發(fā)時間較短，實際應(yīng)用中還存在著一些不足，需要進一步改進并完善。

［1］ 朱莎莎.海事衛(wèi)星天線跟蹤控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與優(yōu)化［D］.大連海事大學，2009.

［2］ 蒲凌凱.海事衛(wèi)星天線控制器檢測軟件的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.大連海事大學，2011.

［3］ 王雪婷.海事衛(wèi)星天線跟蹤控制系統(tǒng)軟件的綜合與實現(xiàn)［D］.大連海事大學，2011.

［4］ 薛亮.海事衛(wèi)星天線控制器硬件綜合測試軟件的設(shè)計［D］.大連海事大學，2011.

［5］ 錢俊偉.天線控制器硬件系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［D］.大連海事大學，2009.

Explore the maritime satellite antenna controller hardware design of integrated test software

Liao Pinzhen
（Harbin Institute of Technology，518000）

The present era is an information age，communication systems are rapidly moving forward.As the most modern communication systems important part of the communication satellite communication system due to its distance，large capacity，less constrained many advantages has been widely welcomed in major areas.Currently，the only way to simultaneously provide a full range of communications services for user communication system is armed maritime satellite communications system，and its prospects are very bright. Maritime communication systems，antenna controller to maintain stable operation is essential，and want to work in real-time monitoring of the status of the antenna，the key issue is to design，real-time monitoring，control，antenna controller integrated test software.

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