双模卫星电话终端舱外单元主板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了双模卫星电话终端舱外单元主板，包括CPU处理器、具有网络变压器的以太网单元、USB控制器、音频单元，以太网单元、USB控制器、音频单元均与CPU处理器连接，音频单元连接USB控制器；USB控制器，用于和Inmarsat核心板通信，通过USB控制器能实现对CPU处理器进行配置程序升级。它使卫星电话终端实现舱外接收、舱内处理的工作模式。
【专利说明】双模卫星电话终端舱外单元主板
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星通信【技术领域】，具体涉及双模卫星电话终端舱外单元主板。
【背景技术】
[0002]基于基站和天线的移动通信系统，使用范围具有很大的局限性，其无法为没有基站的海事舰船、航空器、海上作业平台、野外勘探采矿、无人值守站提供通信服务。当出现较大的自然灾害时，灾区的基站或天线受到损毁，造成移动通信网络瘫痪，无法为灾害救援提供通信服务。
[0003]针对以上情况，只能通过Inmarsat通信系统(国际海事卫星通信系统)来提供通信服务。Inmarsat通信系统主要通过由多颗地球同步卫星组成的海事卫星网和国际公用电话网连通，实现遇险和安全通信服务及电话、电传、数据和传真的卫星通信服务的提供。目前Inmarsat通信系统的信号几乎覆盖了除极地外的所有地区。Inmarsat通信系统具有覆盖广、受干扰小、通信质量好、接收速度快、自动化程度高等特点，在海上搜索、陆地救援、航空通信等领域，无论是可靠性、经济性及实用性，都具有其他通信系统无可比拟的优越性。
[0004]在进行卫星电话通信时，天线和卫星电话终端的连接线，当大于5米时就会带来至少3dB的信号衰减，连接线越长，信号衰减越厉害，对本来就弱的卫星信号接收非常不利。
[0005]Inmarsat卫星电话通信，是通过成千上万的卫星电话终端来实现的。目前绝大多数Inmarsat卫星电话终端是采用Inmarsat核心板来实现的。
[0006]Inmarsat核心板是将Inmarsat通信系统的核心功能集成在一块MINI PC电路板上。基于Inmarsat核心板的最简单的应用是将GPS天线和卫星天线单元、屏显单元、键盘单元、语音交互单元直接连接Inmarsat核心板,组成最基本的卫星通讯终端，实现基本的语音通话、GPS信息显示、语音信箱、短信服务、电子邮件功能和传真功能。这种卫星通讯终端只具有简单数据的处理功能，无法实现卫星通信数据的再挖掘，只能在在室外使用。
[0007]基于Inmarsat核心板的应用，还可将基于Inmarsat核心板的各种应用集成到一个母板上，将Inmarsat核心板通过PCI接口或者PC1-E接口连接母板，通过母板调用Inmarsat核心板,从而实现Inmarsat核心板应用的扩展。这个技术方案，就是将Inmarsat通信功能通过Inmarsat核心板来完成，将后续的数据处理、数据交换交由母板来完成，大大减少了 Inmarsat核心板的工作负载，提高了卫星电话终端的数据处理能力，增加了卫星电话终端的功能。不过受卫星信号衰减的影响，这种卫星电话终端，依然只能放在室外使用。
【发明内容】
[0008]为了克服现有技术采用卫星电话终端进行电话通信时，采用完全基于Inmarsat核心板的卫星电话终端和采用Inmarsat核心板为自办和外围应用一体化设计的卫星电话终端，均只能在室外使用，不能再工作舱内使用的技术问题，本发明提供双模卫星电话终端舱外单元主板。
[0009]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
双模卫星电话终端舱外单元主板，包括CPU处理器、具有网络变压器的以太网单元、USB控制器、音频单元，以太网单元、USB控制器、音频单元均与CPU处理器连接，音频单元连接USB控制器；
本发明的工作原理是，采用USB控制器和Inmarsat核心板进行通信，实现数据交换，音频单元将通过USB控制器传入或者传出的语音信号进行编码解码和信号放大，从而保证能通过卫星天线发射或者通过以太网单元传递给舱内单元，通过音频单元处理过的音频数据通过以太网单元不再有损失，从而实现了舱外接收舱内处理，CPU处理器主要用于控制和协调以太网单元、USB控制器、音频单元的工作，以太网单元带有网络变压器可以增强信号，使传输距离更远。通过CPU处理器、具有网络变压器的以太网单元、USB控制器、音频单元相互配合，使卫星电话终端实现舱外接收，舱内处理。同时通过USB控制器还可以实现对CPU处理器和Inmarsat核心板进行程序升级。
[0010]和现有技术在采用卫星电话终端进行电话通信时，采用完全基于Inmarsat核心板的卫星电话终端和采用Inmarsat核心板为自办和外围应用一体化设计的卫星电话终端的技术方案，本发明在现有技术的基础上采用USB控制器和Inmarsat核心板进行通信，同时将输入的卫星音频信号传输给音频单元，通过音频单元将卫星音频信号进行放大、再编码成适于网络传输的数字信号，数字信号是没有衰减的信号，适于网络传输，通过具有增强信号功能、传输距离更远的具有网络变压器的以太网单元将舱外信号传输给舱内单元的技术方案，本发明的技术方案在现有技术中没有被披露，具有实质性的特点，为现有技术做出了贡献，本发明解决了现有技术先解决而没有解决的技术问题，实现舱外接收，舱内处理的卫星电话终端工作模式，具有积极意义，取得了进步。
[0011]为了进一步优化，提高以太网单元的数据传输能力，作为优选，以太网单元包括以太网芯片、网络变压器、以太网接口，网络变压器连接，，以太网接口连接以太网芯片，以太网芯片连接CPU处理器。
[0012]以上是对双模卫星电话终端舱外单元主板的网络传输能力的进一步改进。网络变压器可以增强信号，使其传输距离更远，使芯片端与外部隔离，抗干扰能力大大增强，而且对芯片增加防雷击能力，当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V，有的PHY芯片是3.3V)的网口时，不会对彼此设备造成影响。
[0013]为了进一步优化，提高的音频处理能力，作为优选，CPU处理器包括IIS接口。
[0014]以上是对双模卫星电话终端舱外单元主板音频信号的传输能力的进一步改进。HS (Integrate Interface of Sound)接口，它在一个称为LRCLK的信号机制中经过多路转换，将两路音频信号合成单一的数据队列。当LRCLK为高时，左声道数据被传输；LRCLK为低时，右声道数据被传输，多通道系统，在同样的BCLK和LRCLK条件下，可以并行执行几个数据队列。
[0015]为了进一步优化，确保CPU处理器具有足够的能力控制、协调各单元模块的工作，作为优选，CPU处理器的型号为LPC1788处理器。
[0016]以上是对双模卫星电话终端舱外单元主板综合控制能力的进一步改进。LPC1788是恩智浦推出集成LCD图像控制器的ARM Cortex-M3微控制器，是NXP半导体针对各种高级通讯,高质量图像显示等应用场合而设计的一款具有高集成度，以Cortex-M3为内核的微控制器，该微控制器包含有IXD控制器，10/100的以太网EMAC，USB全速Device/Host/OTG控制器，CAN总线控制器，SPI, SSP, IIC, IIS以及外部存储控制器EMC等资源，特适用于工业控制和高级通讯系统的应用场合。
[0017]为了进一步优化，提高以太网芯片的数据传输能力，作为优选，以太网芯片包括RMII接口，RMII接口连接CPU处理器的IIS接口。
[0018]以上是对双模卫星电话终端舱外单元主板数字音频传输能力的进一步改进。RMII接口和IIS接口的相互配合，能更快实现数字音频信号的输入输出。
[0019]为了进一步优化，提高音频单元的音频信号处理能力，作为优选，音频单元包括音频编解码芯片，音频放大电路，CPU处理器连接音频放大电路、音频放大电路连接音频编解码芯片，音频编解码芯片连接USB控制器。
[0020]以上是对双模卫星电话终端舱外单元主板音频信号处理能力的进一步改进。音频信号的处理能力直接关系到卫星音频信号的处理质量和语音信号转成卫星通信信号的质量，采用以上方案可以很好地保证音频信号的处理质量。
[0021 ] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1.和现有技术在采用卫星电话终端进行电话通信时，采用完全基于Inmarsat核心板的卫星电话终端和采用Inmarsat核心板为自办和外围应用一体化设计的卫星电话终端的技术方案，本发明采用具有网络变压器和RMII接口的以太网单元，集成IIS接口的CPU处理器、USB控制器、音频单元相互配合的技术方案。本发明，实现Inmarsat核心板通过USB控制器传入的卫星音频信号进行信号放大、转换成传输中没有衰减的数字信号，通过带网络变压器的以太网单元传输到舱内，从而实现舱外接收、舱内处理的工作模式，也就解决了现有技术卫星电话终端只能在舱外使用的技术问题。
[0022]2.本发明的CPU处理器具有IIS接口、以太网单元的以太网芯片包括RMII接口，CPU处理器通过IIS接口连接以太网芯片的RMII接口，可以实现卫星音频信号的快速、高质量传递，采用USB控制器、音频编解码芯片、音频放大电路、CPU处理器顺次连接的卫星音频信号流水化处理的模式，提高处理效率和处理质量，也提高舱内单元传来的语音信号的处理质量和效率。
[0023]本发明解决了现有的基于Inmarsat核心板的卫星电话终端只能在室外使用，不能再工作舱内使用的技术问题，它可以实现舱外接收，舱内处理的卫星电话终端工作模式，获得了有益的效果，取得了实质的进步，适于工业应用，具有很好的产业价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了清楚说明本发明，下面采用附图对本发明及其实施例进行解释，并对附图作出简要说明。附图及【专利附图】
【附图说明】是示意性的，不构成对本发明的具体限定。在本发明发明构思指导下，还可以通过下面的附图，得到其它附图。
[0025]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合说明书附图对本发明的【具体实施方式】进一步说明。对这些实施方式的说明主要用于帮助理解本发明的发明构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果。对这些实施方式的说明是示意性的，不构成对本发明的具体限定。本发明各个实施方式所涉及的技术特征，只要彼此不构成冲突就可以相互组合，通过等同替代或者是明显变型方式得到的所有实施例，和本发明的实施例实质上相同。
[0027]实施例一:
如图1所示，本发明，包括CPU处理器、具有网络变压器的以太网单元、USB控制器、音频单元，以太网单元、USB控制器、音频单元均与CPU处理器连接，音频单元连接USB控制器；
本发明投入使用时，第一步，检查、调试设备:检查CPU处理器、以太网单元、USB控制器、音频单元是否按本发明的技术方案连接，它们之间的硬件连接是否正常，如果出现异常，予以纠正；第二步，加电测试设备:启动电源，确认双模卫星电话终端舱外单元主板工作状态是否正常，正常后才投入使用；第三步，将双模卫星电话终端舱外单元主板设置在舱外单元，通过USB控制器连接Inmarsat核心板,通过以太网单元连接舱内单元。
[0028]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0029]实施例二:
为了提高双模卫星电话终端舱外单元主板的网络传输能力，本实施例在实施例一的基础上进一步地改进，本实施例的以太网单元包括以太网芯片、网络变压器、网络变压器连接以太网接口，以太网接口连接以太网芯片，以太网芯片连接CPU处理器。
[0030]实施例三:
为了提高双模卫星电话终端舱外单元主板音频信号的传输能力，本实施例在实施例一?二的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的CPU处理器包括IIS接口。
[0031]实施例四:
为了提高双模卫星电话终端舱外单元主板综合控制能力，本实施例在实施例三的基础上进一步地改进，本实施例的CPU处理器的型号为LPC1788处理器。
[0032]实施例五:
为了提高双模卫星电话终端舱外单元主板数字音频传输能力，本实施例在实施例三?四的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的以太网芯片包括RMII接口，RMII接口连接CPU处理器的IIS接口。
[0033]实施例六:
为了提高双模卫星电话终端舱外单元主板音频信号处理能力，本实施例在实施例一?五的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的音频单元包括音频编解码芯片，音频放大电路，CPU处理器连接音频放大电路、音频放大电路连接音频编解码芯片，音频编解码芯片连接USB控制器。
[0034]以上结合说明书附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明并不限于上述实施方式和实施例，在基于本发明的发明构思的基础上，对本发明的上述实施方式进行各种变化、修改、替换或变型，均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.FPGA嵌入式终端的远程配置程序升级电路，包括具有以太网接口的以太网控制器、集成有I/O接口和SPI串行外设接口控制器I的ARM芯片，其特征在于，还包括FPGA现场可编程门阵列、第一总线开关芯片、第一 SPI Flash存储器，所述以太网控制器连接ARM芯片，所述ARM芯片通过I/O接口和SPI串行外设接口控制器I连接第一总线开关芯片，所述第一总线开关芯片均与第一 SPI Flash存储器和FPGA现场可编程门阵列连接。
2.根据权利要求1所述的FPGA嵌入式终端的远程配置程序升级电路，其特征在于，还包括用于升级ARM芯片配置程序的升级电路，所述用于升级ARM芯片配置程序的升级电路包括集成在ARM芯片中的以太网缓存、用于存储配置程序的FLASH存储器和ARM处理器，以太网控制器连接以太网缓存，所述以太网缓存连接ARM处理器，ARM处理器连接FLASH存储器。
3.根据权利要求1所述的FPGA嵌入式终端的远程配置程序升级电路，其特征在于，所述ARM芯片还包括SPI串行外设接口控制器2，所述SPI串行外设接口控制器2连接ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的FPGA嵌入式终端的远程配置程序升级电路，其特征在于，还包括用于升级DSP数字信号处理器配置程序的升级电路，所述用于升级DSP数字信号处理器配置程序的升级电路包括DSP数字信号处理器、第二总线开关芯片、第二 SPI Flash存储器，ARM芯片通过SPI串行外设接口控制器2连接第二总线开关芯片，所述第二总线开关芯片均与DSP数字信号处理器和第二 SPI Flash存储器连接。
5.根据权利要求1所述的FPGA嵌入式终端的远程配置程序升级电路，其特征在于，所述第一总线开关芯片为4位2选I总线开关芯片。
6.根据权利要求4所述的FPGA嵌入式终端的远程配置程序升级电路，其特征在于，所述第二总线开关芯片为4位2选I总线开关芯片。
【文档编号】H04W88/02GK103826332SQ201310643797
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】黄琴, 黄玺, 赵萍, 严国荣, 曾小伟, 高建云, 佟力, 刘小林, 朱先辉 申请人:成都天奥信息科技有限公司