应用软件的设计和实现为CSR MK II控制器卡

文摘

本文描述了最近的经历与操作天线。天线指向系统(APS)是一个嵌入式系统与机电组装。APS的首要功能是自动目标通过移动天线的指向与各自的一个轴将提供方位角。天线的闭环位置控制是编码器的帮助下实现的。方位的自由度是0度到360度,APS由数字控制器卡和一个轴轴承系统。使用单片机构建的数字控制器卡。这是一个多才多艺的臀部与丰富的外围设置,可用于汽车应用程序需要高密集的沟通。提出挑战,建设先进的机载嵌入式硬件的数字控制器卡必须可靠,紧凑,能够承受敌意环境条件较低体积和重量作为主要目标。纸还呈现出了详细的各种软件方面即看角计算,需要持续跟踪。指出应该非常精确等一些应用程序即使有飞机航向的变化。 Hence the heading data is also sensed and included in the Look angle Computation. Finally the Industrial design aspects cannot be overlooked as it is meant to be onboard without compromising the factors namely Design for Testability (DFT), Design for Maintainability (DMT), Design for Manufacturability. The developed software shall communicate with motor drives and radar controller to position the Antenna with minimum tolerance in a closed loop system by taking angle of azimuth for Antenna position i.e. in terms of angle from 0 to 360 degree from Encoder and also keeps count of number of complete rotations made by the Antenna.

关键字

APS天线指向系统角度看,单片机,数字控制器卡(DCC)。

介绍

CSR MKII雷达天线控制系统将控制所有电气功能。将连续旋转天线方位角速度不同。方位控制系统包括两个子系统方位控制单元和电机驱动装置(MDU)形成底座组装CSR ii系统的一部分。AZCU是主要控制部分房屋控制器和其他电子产品。它提供了命令电机驱动装置,驱动电动机连续旋转天线的方位角速度不同(1到60 RPM)。AZCU环境密封的外壳,是一个基于单片机的系统。

方位角的反馈是通过一个是18位编码器(SSI接口)。以太网AZCU将与主系统接口控制器(10/100 Mbps LAN)提供所有互锁/反馈状态定期查询或数据。它与便携式旋转驱动装置接收接口命令在两个方向上使用离散输入通过交换机。电机驱动单元(MDU)将基本住房三相驱动控制电机;速度命令MDU将由AZCU给出。天线控制系统框图如下所示。

方位控制系统包括两个子系统方位控制单元和电机驱动装置(MDU)形成底座组装CSR ii系统的一部分。AZCU是主要控制部分房屋控制器和其他电子产品。它提供了命令电机驱动装置,驱动电动机连续旋转天线的方位角速度不同(1到30 RPM的离散步骤5中步骤1 RPM和RPM超出30 RPM 60 RPM)。AZCU环境密封的外壳,是一个基于单片机的系统。

本文还描述了对天线指向系统的设计细节。整个设计方面已经分为硬件、软件和工业设计。控制算法和通信能力是在单片机上实现的平台。第二部分描述的需要设计功能、接口和协议要求APS的第三部分。

系统概述

这个项目显示天线控制系统的设计和开发。海岸监视雷达天线控制系统(CSR MKII)将控制所有电气功能。将连续旋转天线方位角速度不同。方位控制系统由两个子系统组成,方位控制单元(ACU)和电动机驱动装置(MDU)形成底座组装CSR ii系统的一部分。AZCU是主要控制部分房屋控制器和其他电子产品。

它提供了命令电机驱动装置,驱动电动机连续旋转天线的方位角速度不同(1到30 RPM在步骤0.5 RPM和离散步骤5 RPM的大小超出30 RPM 60 RPM)。AZCU环境密封的外壳,是一个基于单片机的系统。

电源要求

230伏交流电进入ACU通过连接器230 230年休假EMI滤波器达到直流开关面板的单位。一旦换了230真空吸尘器将达到整个系统和230 V和24 V直流辉光。的230伏交流电转化为24 vdc电源1卡,通过24 v EMI滤波器是分布式的系统,PDU和动力。电源2卡以24 V DC作为输入并转换到3 v3, 5 V和±15 V。+ 15 v编码器通过连接器。

交流输入:230 v±10%, 1-Ph, 50赫兹

b。24 vdc / 4代将单元内

驱动和电机接口

24伏直流电是给报警通过继电器,继电器控制通道的控制器卡。刹车释放反馈信号也收到数字输入控制器卡。单位供应24 vdc PDU和接收命令。

。驱动器接口将离散的输入和输出信号(24 v),模拟速度和Modbus RS485接口。

b。它将接口与电动机驱动装置给启用和停止,正向和反向运行,速度设置命令等。

b。它将接口与电动机驱动装置给启用和停止,正向和反向运行,速度设置命令等。

编码器接口

18位SSI编码器用于获取位置信息的天线方位轴。我们设计了SSI频道接口方位轴。一旦用户输入1,SSI编码器测试选择和天线位置不断反馈编码器。

AZCU将接口是18位单匝的绝对编码器。

一。同步串行接口(SSI): RS422

b。15 v直流电源输入编码器±10%

c。输出代码,二进制

雷达接口

与雷达天线控制系统将接口控制器通过旋转接头在以太网接口接收命令在远程模式,还发送状态。

AZCU将与雷达控制器局域网通信接口(TCP / IP) 10/100 Mbps

。健康、软件、天线位置和转速等查询。

b。启动和停止旋转,RPM,去特定的方位等。

便携式驱动装置接口

PDU将与照明开关箱按钮开关(调查)和led灯。

领导的权力。

b。PDU使调查

c。PDU Speed-1/2调查

d。PDU FWD启动/停止调查

e。PDU转速启动/停止调查

AZCU控制器卡规范

控制卡将使用32位单片机核心从手臂Cortex-M类。它包括IEEE 1588以太网,全职和高速USB 2.0,内置eepm和flash程序一套丰富的模拟通信,时机和外围设备的控制。控制器卡还与其他设备接口通过串行端口,以太网,SSI和DAC。

以下是规格:

控制器:

吗?MK61FX512VMJ12: K61

吗?闪光:512 KB

吗?存储器:128 KB

吗?eepm: 16 KB

b。输入功率Supply-Card: 24 vdc±10%

c。车载直流-直流转换器:+ 3.3 v, + 5 v,±15 v

d。串行端口(卡)

吗?串行端口1:RS232(千禧国敦接口)

吗?串行端口2:RS232 / RS422可配置(备用)

吗?串行端口3:RS485(备用)

吗?串行端口4:RS422

e。以太网(10/100Mbps):雷达控制器。

f。DAC接口:16位2频道(±10伏直流电o / p)

g。ADC接口:4号。(±10伏直流电输入),14-bit ADC。

h。数字输入

不。渠道:12个独立浮动渠道每一个装有光电耦合器

吗?输入电压:额定电压24 v (v 36 v 19日)

逻辑高- > 12 VDC

逻辑低收入< 10伏直流

吗?输入过压:高达30%的名义很长时间。暂时的峰值为300%。

吗?提供通道保护:

吗?输入电流(上):3 - 5 mA /通道

吗?过压保护:提供

吗?建立在测试

吗?领导指示为所有数字输入

吗?尖峰抑制50 v。

吗?电隔离> 500 v在所有渠道对TTL线。

数字输出

吗?不。渠道:12个离散输出通道(沉没事件类型)

吗?输出标准:光电耦合器与50 vdc @ 50 mA开放——收集器光电晶体管输出

吗?建立在测试

吗?领导指示为所有数字输出。

FPGA

在这个项目中,FPGA作为控制器和硬件模块之间的接口。硬件模块由ADC、DAC, SSI、数字输入和数字输出。FPGA包含所有所需的电路与不同的地址映射。

吗?晶格XP2: LAXP2-8E-5 QN208E或同等学历

吗?40 MHz时钟

k。电池实时时钟

测试软件:这个项目的目标是设计和实施CSR mark ii控制器卡测试软件和外设ADC、DAC、离散输入/输出,以太网和串行端口。测试软件应使用测试控制器的外围设备卡片。测试软件开发的C语言使用代码战士工具,它是基于单片机ARM Cortex-M4架构。

开发的软件应与电机驱动器和雷达控制器与最小公差位置天线在一个封闭的循环系统通过反馈天线位置即从0到360度的角度编码器,也使计数的数量完成旋转的天线。

关于控制器单元

ACS - CSR MKII测试软件

吗?ACS的测试软件——CRS MKII将使用FreescaleCode战士开发10。X的工具。

吗?应用软件在于flash的控制器。

吗?软件开发使用的C编程。

吗?软件负责下面的接口,

1。串行端口

2。ADC

3所示。DAC

4所示。外部存储器

5。离散输入/离散输出

6。以太网

7所示。清债信托公司

执行的概念

系统初始化和接口测试

这将初始化所需的模块/外围MK61FX512VMJ12控制器执行不同的操作。例:系统时钟、Flex总线中断,WDOG、UART的等等。

ADC接口

这些配置4模拟信号,这些信号作为输入信号。模拟信号的范围是+ 10 v直流-10 v。测试设置应当生成所有的模拟信号,由主机系统验证。

DAC接口

如前所述,选择的方法控制电机的电压是不同的工作周期的脉冲宽度调制(PWM)计划。直流电压转换为方波信号从而不同信号的工作周期和平均功率传递到电机是多种多样的,因此电机的速度。因此,各种DAC输出用于驱动电机速度不同。

以太网接口

主机时的安装基座测试软件,通过以太局域网与基座单元通信接口与指定的一组命令和数据。

离散的离散输入/输出接口

控制卡将与离散输入和离散输出卡接口。这个操作将执行读写操作到离散通道。DI是用于读取天线系统的状态。用于控制天线控制系统。各自的渠道是基于反馈信号和天线系统的状态。每个做的是测试通过编写1或0回各自的通道,然后阅读个人做的状态。

测试结果

后连接电脑的串口千禧国敦港口的控制卡,当系统启动,开始后,将进行记忆测试控制的用户。

SSI编码器测试结果

18位SSI编码器用于获取位置信息的天线方位角和仰角轴。我们设计了SSI通道接口方位轴。一旦用户输入1,SSI编码器测试选择和天线位置不断反馈编码器。分辨率为0.005度的改变天线的位置可以看到如图4.3所示。

DAC测试结果

如前所述,选择的方法控制电机的电压是不同的工作周期的脉冲宽度调制(PWM)计划。直流电压转换为方波信号从而不同信号的工作周期和平均功率传递到电机是多种多样的,因此电机的速度。因此,各种DAC输出用于驱动电机速度不同。生成一个+ 5 v, + 2.5 v输出如图4.4所示在负载工作周期提供了50%和25%。

ADC测试

配置有4个模拟信号,这些信号作为输入信号。模拟信号的范围是+ 10 v直流-10 v。测试设置应当生成所有的模拟信号,由主机系统验证。

结论和未来的范围

从实验结果,APS是能够跟踪目标通过移动到所需的角度。但这是根据标题和GPS的价值观。。尽管这个项目要求的使用最小单片机的外围设备,设计进行了一个通用的嵌入式董事会可作为任何新项目的开发板。这是这个设计的有利因素。APS设计在一个通用的方法与丰富的外围的组合,可以很容易地用于各种各样的应用程序。各种各样的应用程序,可以使用远程视频终端(RVT)、地面天线控制单元和微空气车辆驱动控制。相同的系统可以扩展APS做自动指向目标通过移动天线的双重轴即方位角和仰角。天线的闭环位置控制是电位器传感器的帮助下实现的。方位的自由度是0度到360度,海拔0度到90度。

数据乍一看

图1 图2 图3 图4

引用

K61 Sub-Family参考手册 保罗·霍洛维茨温菲尔德山,电子产品的艺术,剑桥大学出版社1993 等行业。套罗盘引擎技术手册》2005 Dtn骨-延迟容忍网络研究小组,http://www.dtnrg.org/wiki/Home。 g·迪亚斯,r .萨勒斯全新“流行先生模型应用于实现容忍延迟网络”,30日巴西电信研讨会(SBrT 2012), 2012年9月。 均匀矩形投影www。wikipedia.org