一种NEXT系列产品LPC动态数据采集与通信系统的制作方法

本发明属于数字系统采集和通信领域的具体应用，尤其涉及一种next系列产品lpc动态数据采集与通信系统。

背景技术：

随着电子技术的快速发展，未来的干扰机系统必然更具智能化，来适应种类越来越复杂的环境，并具备干扰更多目标的能力。在智能化的同时干扰机也具备了小型化的能力。数字器件集成度的提高，原来制约干扰机小型化的射频振荡器技术也有了很大发展。基于功能和战略目标的需要，无线电被控对象干扰机必将更具有适用性、安全性，会随着无线电被控对象的发展向着更加多模化的方向发展。

为了配合干扰机的研制、对干扰机的性能进行测试以及进行后续的训练，为了测试、评估被控对象干扰机的性能，验证干扰效果，并降低试验成本，需要研制lpc动态数据采集与通信系统，用来在静态条件下模拟被控对象动态测试过程，以重复定量测试被控对象干扰机的效能。同时，无线电被控对象信号模拟器可采集干扰实验过程中被控对象的检波与启动输出端信号，并上传至上位机，以分析被控对象被干扰机理。

我国的无线电lpc动态数据采集与通信系统研究起步于七十年代末，建立在现代理论的基础上，有了几代的发展。已研制有相关型号。当前，借助现代的数字器件，多家研究机构开始从各个方面研究lpc动态数据采集与通信系统。南京理工大学成功研制了四代lpc动态数据采集与通信系统。北京理工大学在研究无线被控对象接收机非线性特性的基础上，指出无线电被控对象存在信道泄露问题，并提出了利用信道泄漏机理设计干扰信号的干扰方法，且从理论上证明了这种干扰方。

针对现有lpc动态数据采集与通信系统存在的如：仅能实时显示被控对象的启动情况，无法采集被控对象的检波信号的缺点，新一代的lpc动态数据采集与通信系统应能采集干扰机对被控对象作用的干扰波形、启动波形并能将启动信号传到上位机中，以便更加直观地观察干扰机的干扰效果、分析干扰波形；模拟器应具有gps定位以及精确授时的功能，方便记录实验环境信息，以及更加准确地分析整个实验过程中被控对象详细失效信息；模拟器应具备系统自诊断功能：应确保被控对象能正常工作，因此模拟器应能产生四种被控对象的真实中频回波信号，以便检查被控对象是否可以正常工作；此外，新一代的lpc动态数据采集与通信系统还应具备各模块电压检测、软件诊断功能。

本发明使用keil软件对数据采集模块、远程通信模块进行软件设计，并采用labview软件编写了上位机程序，实现了上位机与近端控制器的以太网/usb通信、与主控大厅的串行通信以及读取sd卡功能。被发明具有结构简单、使用方便、准确度高、接电时间更短、响应迅速、探测范围广的特点。

技术实现要素：

为了进一步改善lpc动态数据采集与通信系统的性能，实现lpc动态数据采集与通信系统的智能化应用。本发明的目的在于提供一种next系列产品lpc动态数据采集与通信系统，该发明具有结构简单、使用方便、准确度高、接电时间更短、响应迅速、探测范围广的特点。

为了实现上述系统，本发明采取的技术方案是：

一种next系列产品lpc动态数据采集与通信系统，其特征在于该系统由4个被控对象、2个远端模拟器、近端控制器、上位机、主控大厅组成，其中远端模拟器1和远端模拟器2分别包括：动态数据采集模块和数据存储模块，近端控制器包括：lpc1788芯片和usb、以太网通信模块，上位机包括：上位机通信模块和读取sd卡模块；具体的，远端模拟器以arm芯片为核心，对被控对象的检波信号、启动信号进行采集、存储以然后将被控对象的启动信息传输至近端控制器，近端控制器对数据进行处理后通过以太网接口和usb接口传到上位机进行进一步的处理，上位机对数据进行处理之后将本身从近端控制器得到的被控对象的启动信息数据传至主控大厅，使主控大厅可实时观察被控对象的工作情况，同时，主控大厅可将控制指令传输给上位机，实现系统的智能化控制。

在该lpc动态数据采集与通信系统中，所述的远端模拟器包括：动态数据采集模块和数据存储模块，动态数据采集模块包括：检波信号采集模块、启动信号采集模块，其中，为了高效地采集信号，一般选用原始信号最高频率的7~10倍，本发明中选用10倍采样频率检波信号采集模块的检波信号，采样频率为10khz，通过ad将模拟信号转化为数字信号，从而可实现对被控对象检波信号的采集，此处选用ad9288型ad转换芯片，ad9288是双通道8位ad转换器。它是一种高速，低功耗，双通道8位转换精度、最高采样率为100msps的ad转换器，参考电压为±512mv，使用时只需提供3.3v电源和一个编码时钟；启动信号采集模块通过对启动波形的处理，计算出被控对象的启动时间、启动次数，在实际测试过程中，对被控对象启动信号进行调理，对信号的下降沿进行判断，完成数据的采集；数据存储模块选用标准sd卡，内存为8g，对采集到的数据进行存储。

在该lpc动态数据采集与通信系统中，所述的近端控制器同时控制两台远端模拟器，近端控制器选用lpc1788芯片，作为核心控制芯片，在lpc1788芯片中，uart接口最大传输速率115200b/s，uart接口传输控制指令信息及启动信号统计信息，不牵涉传输采集到的检波信号，rs422接口传输距离最大可以达到1500m，且采用双绞线传输模式，可以有效地抑制信号干扰；采用一分为二的结构，使一台近端控制器与两台远端模拟器通信，一台控制器可正常将控制指令传至两台模拟器，但两台远端模拟器若同时向近端控制器发送数据，会发生冲突可能引起数据丢失，为保证系统传输数据可靠，对两台模拟器采用时分复用的控制方式，避免两台模拟器同时向近端控制器发送数据，因而rs-422接口芯片应当具有使能端，只有当使能端信号有效时，才能选中某一芯片，使该芯片所连的地址线有效，对这一芯片的存储单元进行读写操作另外，rs422接口采用max3491作为电路芯片，可以实现最高10mbps的传输速率，具有驱动器使能和发送器使能引脚，实现通信过程的可控性，还可在相关引脚输入非使能电平时进入关断模式，大大节省功耗，rs-422通信接口通过max3491实现lpc1788uart至rs-422的转换，转换后的数据通过db9接口与外界相连。

在该lpc动态数据采集与通信系统中，所述的上位机与近端控制器采用rj45接口进行连接，10/100basetxrj45接口是常用的以太网接口，支持10m和100m自适应的网络连接速度；usb模块选用的是ez-usbfx2芯片，该usb芯片功能强大，集成度高，传输速率最高可达480mb/s；本发明中，近端控制器传输数据量较大，故采用块传输模式，使用usb的2端点传输给上位机，上位机与主控大厅采用军方标准接口，使用rs232进行通信，其传送距离最大约为15米，比较适合本地设备之间的通信；首先，客户端向服务器申请连接；其次，当连接建立完成后，客户端将数据写入缓冲区；当数据发送完成后关闭连接。目的是使数据段的发送和接收同步，近端控制器告诉所连上位机其一次传输的数据量，并建立虚连接。

在该lpc动态数据采集与通信系统中，所述的动态数据采集流程如下所示：

步骤1、开始；

步骤2、判断是否有信号，是则转到步骤3，否则转到步骤2；

步骤3、自检；

步骤4、load时间；

步骤5、参数设置；

步骤6、判断工作次数是否为0，为0则转到步骤5，不为0则转到步骤7；

步骤7、被控对象工作；

步骤8、数据采集、存储；

步骤9、判断是否启动，是则转到步骤10，否则转到步骤7；

步骤10、回转。

在该lpc动态数据采集与通信系统中，所述的sd卡工作整体流程如下所示：

步骤1、开始；

步骤2、sd卡初始化；

步骤3、建立文件夹；

步骤4、建立第i个文件；

步骤5、打开文件；

步骤6、写入数据；

步骤7、关闭文件；

步骤8、判断是否i<n+1，是则转到步骤9，否则转到步骤4；

步骤9、关闭文件夹，删除第n+1个文件；

步骤10、结束。

在该lpc动态数据采集与通信系统中，所述上位机中的读取sd卡模块其读取sd卡的流程如下所示：

步骤1、打开文件；

步骤2、获取文件大小；

步骤3、读取文件；

步骤4、数据处理；

步骤5、显示波形；

步骤6、关闭文件。

本发明的有益效果是：

一种next系列产品lpc动态数据采集与通信系统，其特征在于，该系统4个被控对象、2个远端模拟器、近端控制器、上位机、主控大厅组成，其中远端模拟器1和远端模拟器2分别包括：动态数据采集模块和数据存储模块，近端控制器包括：lpc1788芯片和usb、以太网通信模块，上位机包括：上位机通信模块和读取sd卡模块；本发明基于无线电被控对象数据采集和通信的基本技术，使用keil软件对数据采集模块、远程通信模块进行软件设计，并采用labview软件编写了上位机程序，实现了近端控制器与远端模拟器的串行通信、上位机与近端控制器的以太网/usb通信、与主控大厅的串行通信以及读取sd卡功能。本发明具有结构简单、使用方便、准确度高、接电时间更短、响应迅速、探测范围广的特点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的解释说明。

图1是next系列产品lpc动态数据采集与通信系统总体框架图；

图2是动态数据采集模块总体框图；

图3是上位机与近端控制器通过以太网通信的结构框图；

图4是系统数据采集流程图；

图5是sd卡工作整体流程图；

图6是上位机框图；

图7是读取sd卡流程图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式为：所述的一种next系列产品lpc动态数据采集与通信系统，4个被控对象两两分别同2个远端模拟器单相连接，远端模拟器通过rs422接口同近端控制器双向连接，近端控制器通过以太网和usb接口同上位机双向连接，上位机通过rs232接口同主控大厅连接；具体的，远端模拟器以arm芯片为核心，对被控对象的检波信号、启动信号进行采集、存储以然后将被控对象的启动信息传输至近端控制器，近端控制器对数据进行处理后通过以太网接口和usb接口传到上位机进行进一步的处理，上位机对数据进行处理之后将本身从近端控制器得到的被控对象的启动信息数据传至主控大厅，使主控大厅可实时观察被控对象的工作情况，同时，主控大厅可将控制指令传输给上位机，实现系统的智能化控制。

图1是next系列产品lpc动态数据采集与通信系统结构框图，该系统由4个被控对象、2个远端模拟器、近端控制器、上位机、主控大厅组成，其中远端模拟器1和远端模拟器2分别包括：动态数据采集模块和数据存储模块，近端控制器包括：lpc1788芯片和usb、以太网通信模块，上位机包括：上位机通信模块和读取sd卡模块；4个被控对象两两分别同2个远端模拟器单相连接；远端模拟器通过rs422接口同近端控制器双向连接，用于对被控对象的检波信号、启动信号进行采集、存储以及将信息传输至近端控制器；近端控制器通过以太网和usb接口同上位机双向连接，用于控制远端模拟器，以及与上位机的通信；上位机通过rs232接口同主控大厅连接，负责与主控大厅的通信以及sd卡数据的读取。

图2是动态数据采集模块总体框图，所述动态数据采集模块包括：检波信号采集模块、启动信号采集模块，其中，为了高效地采集信号，一般选用原始信号最高频率的7~10倍，本发明中选用10倍采样频率检波信号采集模块的检波信号，采样频率为10khz，通过ad将模拟信号转化为数字信号，从而可实现对被控对象检波信号的采集，此处选用ad9288型ad转换芯片，ad9288是双通道8位ad转换器。它是一种高速，低功耗，双通道8位转换精度、最高采样率为100msps的ad转换器，参考电压为±512mv，使用时只需提供3.3v电源和一个编码时钟；启动信号采集模块通过对启动波形的处理，计算出被控对象的启动时间、启动次数，在实际测试过程中，对被控对象启动信号进行调理，对信号的下降沿进行判断，完成数据的采集。本发明通过ad转换电路将模拟信号转化为数字信号，从而可实现对被控对象检波信号的采集，此处选用ad9288型ad转换芯片，ad9288是双通道8位ad转换器。它是一种高速，低功耗，双通道8位转换精度、最高采样率为100msps的ad转换器，参考电压为±512mv，使用时只需提供3.3v电源和一个编码时钟。

图3是上位机与近端控制器通过以太网通信的结构框图，所述的上位机与近端控制器采用rj45接口进行连接，10/100basetxrj45接口是常用的以太网接口，支持10m和100m自适应的网络连接速度；usb模块选用的是ez-usbfx2芯片，该usb芯片功能强大，集成度高，传输速率最高可达480mb/s；本发明中，近端控制器传输数据量较大，故采用块传输模式，使用usb的2端点传输给上位机，上位机与主控大厅采用军方标准接口，使用rs232进行通信，其传送距离最大约为15米，比较适合本地设备之间的通信；首先，客户端向服务器申请连接；其次，当连接建立完成后，客户端将数据写入缓冲区；当数据发送完成后关闭连接。目的是使数据段的发送和接收同步，近端控制器告诉所连上位机其一次传输的数据量，并建立虚连接。

图4是系统数据采集流程图，所述的动态数据采集流程如下所示：

步骤1、开始；

步骤2、判断是否有信号，是则转到步骤3，否则转到步骤2；

步骤3、自检；

步骤4、load时间；

步骤5、参数设置；

步骤6、判断工作次数是否为0，为0则转到步骤5，不为0则转到步骤7；

步骤7、被控对象工作；

步骤8、数据采集、存储；

步骤9、判断是否启动，是则转到步骤10，否则转到步骤7；

步骤10、回转。

图5是sd卡工作整体流程图，所述的sd卡工作整体流程如下所示：

步骤1、开始；

步骤2、sd卡初始化；

步骤3、建立文件夹；

步骤4、建立第i个文件；

步骤5、打开文件；

步骤6、写入数据；

步骤7、关闭文件；

步骤8、判断是否i<n+1，是则转到步骤9，否则转到步骤4；

步骤9、关闭文件夹，删除第n+1个文件；

步骤10、结束。

图6是上位机框图，所述上位机进行数据传输、波形显示及后期处理，近端控制器通过以太网口或者usb口将实验采集数据实时送至上位机，实现多通道被控对象启动信号的波形显示以及数据分析的功能。同时，为了更加真实地模拟实战，上位机还应将数据传输至主控大厅，让主控大厅实时了解被控对象的工作情况。上位机软件设计包括上位机与近端控制器通信、上位机与主控大厅通信、读取sd卡；在本发明中，先配置好服务器ip，设置以太网的端口后，使系统运行，此时上位机打开4004端口进行实时侦听，当服务器和客户端建立连接后，接收到传输过来的被控对象的工作情况，上位机对信号进行处理，将被控对象的启动波形呈现在用户界面上。

图7是读取sd卡流程图，所述上位机中的读取sd卡模块其读取sd卡的流程如下所示：

步骤1、打开文件；

步骤2、获取文件大小；

步骤3、读取文件；

步骤4、数据处理；

步骤5、显示波形；

步骤6、关闭文件。

除了上述以外本发明所属技术领域的普通技术人员也都能理解到，在此说明和图示的具体实施例都可以进一步变动结合。虽然本发明是就其较佳实施例予以示图说明的，但是熟悉本技术的人都可理解到，在所述权利要求书中所限定的本发明的精神和范围内，还可对本发明做出多种改动和变动。