基于ARM的毫米波天線自動對準平臺系統(tǒng)設計
運行時有兩種狀態(tài):
( 1) 靜止狀態(tài)
首先系統(tǒng)啟動之后,進行初始化,然后等待磁羅盤接收信號有效,否則不能進入電機控制任務。在自動運行狀態(tài),此時平臺處于靜止狀態(tài),程序對接收到的串口數(shù)據(jù)進行計算處理后實時更新,并不停地向顯示控制單元匯報天線與目標指向的夾角大小。
( 2) 運動狀態(tài)
當有按鍵按下,顯示控制單元通過中斷的方式對其進行處理,然后通過CAN 總線向平臺控制板發(fā)送控制命令。平臺控制板根據(jù)控制命令確定轉動方向并在轉動過程中實時監(jiān)測是否碰到限位開關。
優(yōu)先級的劃分如下:TaskPortScan 優(yōu)先級最高,因為平臺的對準可能會順時針或者逆時針連續(xù)轉動,而限位開關能夠使平臺往某個方向的轉動累計不超過一圈,以免引起平臺內線的纏繞甚至扯斷。因此當平臺轉動碰到限位開關時,優(yōu)先級最高,以實時響應斷電,并使平臺反轉,這里通過查詢方式來檢測是否碰到限位開關。
然后就是任務TaskUART0Recv,在轉動過程中都需要實時用到航向和俯仰等角度信息,因此實時準確地接收到此類信息顯得非常重要。因為TaskCAN 用于接收顯示控制單元的控制命令,排在任務TaskUART0Recv后面。角度計算任務的優(yōu)先級排在任務TaskCAN 的后面,根據(jù)任務TaskU ART 0Recv 傳下來的角度原始數(shù)據(jù)以及其他相關信息,實時計算角度值,以確定平臺轉動的目標位置。雖然TaskMotorCtl 步進電機的控制任務重要,但是幾乎全天候運行,如果優(yōu)先級較高,會占用很多資源,導致其他任務無法進行,所以將其優(yōu)先級排在靠后。最后是TaskUART1Recv 任務,因為一般本方位置在實際對準中不會變化,所以其經(jīng)緯度數(shù)據(jù)只需接收一次,其優(yōu)先級排在最后。
3. 3 應用程序流程
利用LPC2294 系列的帶操作系統(tǒng)的專用工程模板可大大減輕編程負擔。模板包括LPC2294 系列微控制器的啟動文件、頭文件、分散加載描述文件等,利用這些文件,應用程序的編寫就變得非常簡單。應用程序流程如圖5 所示。
圖5 應用程序流程圖
步進電機穩(wěn)定工作時測得的控制脈沖信號波形如圖6 所示。
圖6 示波器輸出波形
4 結 語
根據(jù)毫米波通信設備的特點,創(chuàng)造性地設計了一個以毫米波天線自動對準平臺系統(tǒng)為應用目標的基于ARM 微處理器LPC2294 的嵌入式實時控制系統(tǒng)。應用ARM 處理器豐富的片內外設和優(yōu)越的性能提高了平臺系統(tǒng)的對準精度和響應時間,利用 uC/ OS-Ⅱ提高系統(tǒng)的安全性和可靠性,簡化多任務程序的設計。本自動對準平臺系統(tǒng)已經(jīng)應用于毫米波通信設備的樣機對通通信中,進行了多次外場試驗驗證,系統(tǒng)運轉平穩(wěn),對準精度高,架設時間短,從而大大縮短了毫米波通信設備的對準時間,獲得用戶的好*。
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