基于MSP430單片機(jī)的天線方向圖自動測試系統(tǒng)
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信號采集單元主要由測量接收機(jī)和A／D轉(zhuǎn)換器組成。測量接收機(jī)將接收信號進(jìn)行電流／電壓轉(zhuǎn)換并放大以滿足A／D轉(zhuǎn)換的需要：A／D轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量使能進(jìn)行相應(yīng)軟件處理。MSP430F149內(nèi)部集成ADC12模塊，數(shù)據(jù)采集精度高并且所有功能都可以通過用戶軟件獨(dú)立配置。初始化A／D模塊采用內(nèi)部參考電壓；配置P6．0口為外部通道，與經(jīng)過接收機(jī)轉(zhuǎn)換放大的滿足A／D轉(zhuǎn)換需要的信號相連；采用單通道單次轉(zhuǎn)換模式以節(jié)省軟件量及測試時(shí)間。當(dāng)產(chǎn)生TA中斷信號時(shí)開啟轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)動過程中關(guān)閉以節(jié)省系統(tǒng)能耗。
MSP430作為即時(shí)的數(shù)據(jù)采集單元，設(shè)計(jì)其與USB設(shè)備的接口以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)、安全存儲。與其他串行總線相比，USB顯然具有速度上的優(yōu)勢；相比基于ISA、PCI縱向擴(kuò)展板卡來說，USB無疑具有靈活方便的特點(diǎn)。系統(tǒng)由MSP430與CH375接口芯片組成控制電路。CH375為USB總線的通用接口芯片，其內(nèi)置處理海量存儲設(shè)備的專用通信協(xié)議固件，外部MCU可直接以扇區(qū)為基本單位進(jìn)行讀寫，將USB設(shè)備簡化為一種外部數(shù)據(jù)存儲器，從而降低了協(xié)議處理難度，簡化編程。電路中將CH375的TXD引腳接地使其以并口方式與MSP430相連。測試過程中系統(tǒng)默認(rèn)工作于主機(jī)方式，MSP430接收到需要傳輸數(shù)據(jù)的指令后初始化CH375，接收到中斷信號確定連接有效，將扇區(qū)(512B)內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)SB設(shè)備。該設(shè)計(jì)適用大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)讀寫的單片機(jī)系統(tǒng)。
2．3 信號顯示處理模塊實(shí)現(xiàn)
測試信號采集和數(shù)字化后，通過繪圖程序在液晶上實(shí)時(shí)動態(tài)顯示。在系統(tǒng)中采用的是帶中文字庫圖形點(diǎn)陣液晶XY12864G，采用并行間接控制方式掛接至MSP430上。該模塊以ST7920為內(nèi)核，既能顯示字符，又能顯示圖形，還能夠?qū)⒆址蛨D形混合顯示。由于XY12864G自帶中文字庫，漢字顯示編程較簡單，本文只介紹動態(tài)圖形顯示的相關(guān)方法，方向圖繪制原理與此類似。
圖形顯示的關(guān)鍵在于確定圖形坐標(biāo)系中要顯示的點(diǎn)對應(yīng)在液晶屏幕上相應(yīng)的位置和在GDRAM中的地址。GDRAM與液晶屏幕的對應(yīng)關(guān)系如圖3所示。
1)為了充分利用整個(gè)屏幕的資源，將第一點(diǎn)列作為縱坐標(biāo)?？紤]到在波形下方需要顯示實(shí)時(shí)電壓值，且ROM內(nèi)含16x16點(diǎn)中文字型，將第47行設(shè)為橫坐標(biāo)。
2)確定在屏幕上顯示圖形的寬度和高度。
縱坐標(biāo)Y根據(jù)AD轉(zhuǎn)換精度和坐標(biāo)系Y軸分辨率轉(zhuǎn)換而成，代表信號電壓。系統(tǒng)AD轉(zhuǎn)換精度為12位，ADC12MEM1為轉(zhuǎn)換寄存器，則不難推導(dǎo)出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為：
Y=(ADC12MEM1x48)／212 (1)
橫坐標(biāo)X代表固定角度數(shù)，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過幾個(gè)角度，X就等于多少。當(dāng)計(jì)數(shù)值為128時(shí)，說明一屏已滿，要進(jìn)行換屏操作，如此循環(huán)直至出現(xiàn)結(jié)束標(biāo)志。
3)波形數(shù)據(jù)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)雖然已經(jīng)確定，但不直接對應(yīng)液晶屏幕上的繪點(diǎn)地址。由圖3可知，在液晶屏幕上只能顯示128x64個(gè)點(diǎn)，對應(yīng)于GDRAM中的64行×16WORLD／行。當(dāng)GDRAM的橫坐標(biāo)小于8并且縱坐標(biāo)小于32時(shí)，其內(nèi)容將顯示在屏幕的上半部分；當(dāng)GDRAM的橫坐標(biāo)為8—15并且縱坐標(biāo)小于32時(shí)，其內(nèi)容將顯示在屏幕的下半部分。結(jié)合圖形顯示區(qū)的顯示特性推導(dǎo)出屏幕坐標(biāo)系下點(diǎn)(X，Y)在GDRAM中對應(yīng)的橫縱坐標(biāo)(H，V)公式分別為：
4)計(jì)算此點(diǎn)對應(yīng)以(H，V)為GDRAM坐標(biāo)的的WORD的第幾位，設(shè)a=X％16，如果a=16，則WORD的最高位為1，否則從WORD最高位起第a位為1，將此位置1，則可點(diǎn)亮屏幕上對應(yīng)的點(diǎn)(X，Y)。
在實(shí)際繪圖的過程中，由于每一個(gè)GDRAM地址對應(yīng)16個(gè)位址，如果將此繪點(diǎn)單元數(shù)據(jù)直接寫入地址中，會影響該字節(jié)在液晶屏幕上的原有波形數(shù)據(jù)，造成波形的斷續(xù)顯示。為了避免這種情況，事先將該單元的值讀出，與此次要寫入的值相或后作為最終值寫入，就不會破壞原波形顯示數(shù)據(jù)，保持了波形的完整性、連續(xù)性。
XY12864G在已知GDRAM位址情況下，寫繪圖RAM步驟如下：
1)先寫入垂直V坐標(biāo)命令(0～47)
2)再寫入水平H坐標(biāo)命令(0～15)
3)將數(shù)據(jù)寫入
4)將數(shù)據(jù)寫入
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