基于STM32的火箭布雷車模擬訓練系統通信仿真模塊設計

潘軍軍，孫志勇，鄭錚

（解放軍理工大學野戰工程學院，江蘇南京210007）

基于STM32的火箭布雷車模擬訓練系統通信仿真模塊設計

潘軍軍，孫志勇，鄭錚

（解放軍理工大學野戰工程學院，江蘇南京210007）

設計了基于STM32的火箭布雷車模擬訓練系統通信仿真模塊。以CAN總線代替實裝電臺的載波無線通信模式和實裝電臺與數話同傳終端之間的串口通信模式，以STM32單片機為核心的模擬電臺和模擬數話同傳終端，滿足了模擬訓練系統對通信設備的訓練與考核需求，解決了實裝訓練的諸多問題。

火箭布雷車；通信；CAN；STM32

某型火箭布雷車是我軍目前機動化布設防坦克雷場、防步兵雷場和混合雷場的最新裝備，具有集成化指揮通信、多車編組協同作業、機電一體化操控等技術特點，在操控方式、指揮協同等方面與傳統的布雷裝備存在很大差別。目前，部隊開展新型布雷裝備的訓練主要采取理論教學和模擬彈發射訓練等方式，訓練內容、手段和效果均難以滿足實際需求，部隊對于該型裝備目前尚未形成保障能力。因此，如果能夠開發研制出一種可靠、實用、安全的模擬訓練系統是解決部隊訓練手段匱乏、訓練裝備短缺、訓練途徑單一的有效途徑。

通信仿真模塊是模擬訓練系統的一個重要組成部分，主要完成模擬訓練系統的通信仿真功能。本文提出了基于STM32的火箭布雷車模擬訓練系統通信仿真模塊設計，以CAN總線節點為通信機制的模擬電臺與模擬數話同傳終端具備與實裝一致的操作、通信、數傳功能能夠很好的滿足模擬訓練系統的功能要求，為部隊開展新型布雷裝備的訓練提供有效、可行的手段，對于促進新型裝備盡快形成作戰能力具有重要意義。

1 通信仿真模塊整體設計

在模擬訓練系統中通信仿真模塊采用以CAN總線代替實裝電臺的載波無線通信模式，不僅傳輸成本低，而且能夠滿足模擬仿真訓練的需要[1]。其通信原理如圖1所示。

圖1 仿真訓練系統通信機制

1.1 通信仿真模塊的設計功能需求

模擬電臺要參照實裝能夠實現電臺參數設置、電臺參數顯示和通過電臺進行信息傳輸的功能[2，3]。電臺參數設置主要包括配置電臺“用戶號”、“數據號”、“身份號”等參數，選擇組網模式、語音類型、信道通路等通信功能，切換功率、背光、靜噪、GPS電源等工作模式；參數設置的同時，在顯示屏顯示相關設置信息。

模擬數話同傳終端同樣參照實裝主要實現數傳和話傳兩部分功能[2，3]，即實現數字信號處理和傳輸；實現語音通話功能。數傳上主要實現配置數話同傳終端“機號”和“數傳方式”等參數。與其他通信裝備一起，實現各裝備戰斗員之間實時、遠距離、保密的語音通話功能。

1.2 通信仿真模塊的技術方案

為了能達到模擬實裝訓練的目的，實現的電臺參數設置、電臺參數顯示等功能和操作流程必須和實裝保持一致。同時，由于不必要進行真正的無線數據傳輸，只需完成與主控單元軟件的數據交互，體現實裝電臺的操作流程，記錄相關參數的設置情況，并作為最終考核評定的依據即可，因此硬件設計上可以相對簡化，本文采用自行設計的模式，自行設計按鍵面板、顯示面板和相關控制系統，模擬電臺工作流程。

模擬數話同傳終端與模擬電臺采用一致的設計方案，能夠有效地降低研發精力的投入、縮短開發周期。

本論文采用基于單片機技術的設計方案開發通信模塊，即可實現通信訓練的目的，其具有體積小、質量輕、價格便宜、開發周期短等諸多優點。

方案中，通過充分發揮單片機的外設豐富的特點和高速的優勢[4]，盡量的減少硬件結構。以單片機為基礎加載相關功能模塊開發核心板，通過單片機的自帶接口實現與顯示屏和按鍵的通信，并對完成對相關信號的采集、處理輸出的功能；模擬電臺和模擬數話同傳終端的操作面板模擬實裝布局進行設計；顯示面板采用多級樹形菜單顯示方式[4]，每個選項前都有對應的數字，按數字鍵即可進入該級菜單。

1.3 CAN通信實現

模擬電臺和模擬數話同傳終端的內部設計完成后，通過單片機自帶的CAN通信功能，設計相應的接口電路，各自作為一個通信節點連接到CAN總線。模擬電臺和模擬數話同傳終端的工作原理如圖2所示。

圖2 模擬電臺、模擬數話同傳終端工作原理

根據模擬電臺和模擬主控計算機的功能，將相關CAN協議傳輸數據分別定義如下，見表1、2.

表1 模擬電臺傳輸數據定義

表2 模擬數話同傳終端傳輸數據定義

2 模擬電臺和模擬數傳終端設計

2.1 硬件設計

根據模擬電臺和模擬數話同傳終端的技術方案，通過單片機以及其他硬件的選型，并進行相應的電路設計，完成模擬電臺和模擬數話同傳終端的硬件設計，為后續的軟件實現做好硬件支持。模擬電臺和模擬數話同傳終端的硬件系統模塊選型都包括單片機模塊、LCD液晶屏顯示模塊、按鍵模塊、CAN總線通信模塊和其他功能模塊。

2.1.1 單片機選型

根據功能要求及技術方案，本文選用的單片機為STM32F103VET6型，其具體參數如表3所示。

表3 STM32F103VET6型單片機工作參數

2.1.2 LCD液晶屏顯示模塊的選型

LCD液晶屏顯示模塊，主要完成模擬電臺數據的顯示功能，其顯示界面與實裝電臺外觀保持一致。本文選用YB12232-R型液晶屏。

2.1.3 按鍵電路模塊的選型

按鍵電路模塊選用3×5矩陣按鍵，如圖3所示。

圖3 模擬電臺按鍵

2.1.4 CAN總線通信模塊

模擬電臺電路中，由于STM32F103VET6型單片機內部已經集成了CAN總線的相關控制模塊。因此CAN總線通信模塊只需要一個CAN總線收發器模塊即可，本論文選用的是VP230型CAN收發器。

2.1.5 其他功能模塊

模擬電臺電路中，還包括以下幾個主要的基礎模塊：W25Q16BV型SPI Flash存儲器、AMS1117型穩壓器、MAX764型電源模塊、WRB2405MD-6W型電壓轉換模塊。

在完成單片機模塊、LCD液晶屏顯示模塊和按鍵電路模塊選型后，根據模擬訓練系統設計的需要和相關硬件的參數，進行端口設定，并設計電路圖。其中單片機主控芯片電路如圖4所示。

圖4 單片機主控芯片電路

2.2 軟件設計

在完成硬件設計的基礎上，通過軟件設計實現相關具體功能。本論文運用Keil C程序進行C語言編程。

在編程過程功能中，根據模擬電臺的功能進行分塊編寫，共包括main.c（主程序）、KEY.c（按鍵程序）、Timer.c（定時器程序）、can.c（can通信程序）、lcd. c（lcd屏幕程序）、system.c（系統界面程序）、display.c（顯示程序）、para.c（數據程序）、W25qFlash.c（寄存器程序）、gps.c程序等幾部分程序組成。

其中按鍵程序主要完成對按鍵操作進行檢測和識別，并且將按鍵值和控制背景燈的值輸出給單片機的功能，主要包括變量定義、初始化、檢測按鍵值、按鍵掃描和按鍵背景燈等步驟。其核心內容是檢測按鍵值。其流程圖如圖5所示。

圖5 檢測按鍵值流程圖

3 結束語

本文采用CAN總線代替實裝電臺的載波無線通信模式和實裝電臺與數話同傳終端之間的串口通信模式，設計了以STM32單片機為核心的模擬電臺和模擬數話同傳終端。該終端具備了對電臺的參數設置、組網模式選擇、語音通信、功率切換等通信功能及數字信號處理和傳輸、語音通話、參數設置等功能的訓練與考核，滿足了模擬訓練系統對通信仿真模塊的設計要求，解決了實裝訓練成本高、裝備易損壞、時間環境受限的突出矛盾問題。

[1]蔣建文，林勇，韓江洪.CAN總線通信協議的分析和實現[J].計算機工程，2002，28（2）：219-220.

[2]趙芳，顏和順，韓亮，等.數字化坦克車長指控訓練模擬器設計與實現[J].系統仿真學報，2009，21（18）：5727-5730.

[3]秦立冬.某型車載電臺虛擬訓練軟件設計與實現[D].成都：電子科技大學，2012.

[4]張高強.武警信息系統通信與控制單元設計[D].西安：西安工程大學，2013.

Communication Simulation Module Design of Maintenance Training System for Rocket Mine-laying Vehicle Based on STM32

PAN Jun-jun，SUN Zhi-yong，ZHENG Zheng
（College of Filed Engineering，PLA University of Science and Technology，Nanjing Jiangsu 210007，China）

The design of communication simulation module for maintenance training system is based on STM32. The wireless communication mode of transmitter-receiver on the vehicle and serial communication mode between transmitter-receiver and audio and data simultaneous transmission terminal are based on CAN bus.Maintenance transmitter-receiver and audio and data simultaneous transmission terminal based on STM32 microcontroller as the core to meet the maintenance training system for communication equipment training and examination requirements，to solve the many problems of practical training.

mine-laying vehicle；communication；CAN；STM32

TP274.2

：A

：1672-545X（2017）01-0082-04

2016-10-04

潘軍軍（1990-），男，安徽蕪湖人，碩士研究生，研究方向為：裝備技術與應用研究。