CN102183906A - 船舶通信导航设备信息发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种船舶通信导航设备信息发生器，包括微控制单元模块、存储模块控制模块及串口模块，微控制单元模块连接存储模块、控制模块及串口模块；存储模块包括存有符合NMEA标准的ASCII格式信息的存储器；控制模块包括产生调整数据传送波特率及调整信息数据类型的调整信号的拨码开关；微控制单元模块包括将存储模块传送的信息读取到内存并以串行方式按调整信号确定的波特率发送至串口模块的单片机；串口模块是向外部设备提供串行数据的物理接口单元。本发明能够根据用户的需要，按照一定的波特率连续地输出一种或多种符合NMEA标准的ASCII格式信息数据，便于用户进行相关设备的研制、生产及维护；此外，该信息发生器体积小、成本低、操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及船舶配套设备技术领域，具体涉及一种利用电子和信息技术实现船舶通信导航标准信息数据发生器。
背景技术
船舶通信导航设备种类较多，主要包括GMDSS(全球海上遇险与安全系统)系统、ARPA(自动雷达标绘仪)、雷达、罗经、AIS(自动识别系统)、测深仪、GPS(全球定位系统)导航仪、VDR(船载航行数据记录仪)、自动舵等。一般情况下，这些通信导航设备都设置了通用的信息共享接口——RS232(或RS485、RS422)，且该接口所传送的信息数据符合NMEA(国际海洋电子协会)规定。
船舶通信导航设备的RS232接口功能主要表现在两个方面：(1)在不同类别、不同型号的通信导航设备间实现信息共享；(2)单台通信导航设备的维护和调试。船舶通信导航设备的发展趋势是多设备的集成与信息融合。这就要求在设备的研制、生产及维护过程中能提供一种适用于多设备集成的，既能输出某一类型数据又能同时输出多类型数据的信息发生器，为船舶通信导航设备的研制、生产及维护提供方便的多样化信息数据。现有技术只能通过成品船舶通信导航设备实现单一类型的信息数据输出。船舶通信导航设备的研制、生产及维护中这些单一的或多样化的信息数据的获取是通过连接不同成品通信导航设备获得的，这对于船舶通信导航设备的研制、生产及维护中数据源的获取是非常不经济和不方便的。
发明内容
本发明目的在于提供一种操作简单、信息数据输出稳定，且类型多样的，便于用户进行船舶通信导航相关设备的研制、生产及维护的船舶通信导航设备信息发生器。
本发明所采用的技术方案是：提供一种船舶通信导航设备信息发生器，包括微控制单元模块、存储模块、控制模块、串口模块，微控制单元模块分别连接存储模块、控制模块、串口模块；所述存储模块包括一个存有符合NMEA标准的ASCII格式信息的存储器，以及将存储器内的数据向所述微控制单元模块传送的标准接口；所述控制模块包括产生调整信息数据类型及调整数据传送波特率的拨码开关，拨码开关产生的调整信号输入至微控制单元模块；所述串口模块是向外部设备提供串行数据的物理接口单元，其包括将来自单片机的数据进行电平转换并输出的转换器、以及接收转换后的数据并向外部设备进行连续信息输出的串口；所述微控制单元模块包括将存储模块的信息读取到内存，并以串行方式按控制模块设定的数据类型和波特率发送至串口模块的单片机。
优选地，所述存储模块采用CF卡。
进一步地，所述信息数据按照分组进行存储，并通过拨码开关调节数据输出类型和输出速率。
进一步地，为了方便在信息发生器工作时观察数据传送情况，船舶通信导航设备信息发生器还包括提示信息显示模块，所述提示信息显示模块包括连接并监测所述微控制单元模块数据传送的监测电路。
优选地，所述微控制单元模块采用STC89C58RD+单片机。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明设计的船舶通信导航设备信息发生器不仅集成了多个设备的信息数据，还能根据用户的需要输出某一类型设备信息数据或多个类型设备信息数据；信息数据类型可任意修改，并可扩展；信息数据传送波特率可调、信息数据输出稳定；信息数据发生过程实现全数字化；可利用个人计算机直接修改信息数据源；此外，该信息发生器体积小、成本低、操作简单。
附图说明
图1示出了本发明实施例的船舶通信导航设备信息发生器的示意框图。
图2示出了本发明实施例的船舶通信导航设备信息发生器的微控制单元模块的电路示意图。
图3示出了本发明实施例的船舶通信导航设备信息发生器的存储模块的电路示意图。
图4a为调整数据传送波特率电路。
图4b为调整信息数据类型电路。
图5示出了本发明实施例的船舶通信导航设备信息发生器的串口模块的电路示意图。
图6示出了本发明实施例的船舶通信导航设备信息发生器的提示信息显示模块的电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1至图6所示，在本实施例中提供了一种船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：包括微控制单元(MCU)模块、存储模块、控制模块、串口模块及提示信息显示模块，如图1所示，微控制单元模块分别连接存储模块、控制模块、串口模块及提示信息显示模块。
微控制单元模块负责将存储模块的信息数据读取到内存，然后将该数据以串行方式，按照一定的波特率发送至串口模块，如图2所示，微控制单元模块的处理器采用采用STC89C58RD+单片机。STC89C58RD+单片机采用5V供电，具有32k字节的Flash程序存储器、1280字节的RAM数据存储器(满足一次性存取512字节数据的要求)，向下兼容AT89C51单片机，支持C语言程序。具体的实现方式为(1)STC89C58RD+引脚P0口作为访问存储模块的数据总线；(2)引脚P2.0-P2.2引脚作为访问存储模块的地址总线；(3)引脚P1口作为控制模块I/O口使用。引脚P1.0-P1.3口用于波特率设置，网络标签记为BandRate0-BateRate3。波特率设置预留了16种类型，本信息发生器主要预设了4800bps、9600bps、38400bps三种。引脚P1.4-P1.7口用于数据类型选择，网络标签记为DataType0-DataType3。数据类型主要是针对不同类型设备的信息数据进行识别。数据类型设置预留了16种，本信息发生器主要预设了AIS数据、GPS数据、雷达数据、测深仪数据、VDR数据类型共15种，还有一种是所有15中数据类型的依次混合输出型。(4)引脚P3.1-P3.2、P3.7、P2.3-P2.4作为控制总线使用。引脚P3.1为串行数据发送端；引脚P3.2用于指示当前信息发生器是否在发送数据。引脚P3.7为读存储器使能；P2.3-P2.4为存储器使能及数据总线宽度设置。微控制单元模块还包含了构成最小系统的复位电路、晶振电路以及电源部分等。
存储模块包括存储器及标准接口，主要完成信息数据的存储和传送，电路如图3。(1)存储器：存储器采用CF(Compact Flash，集成闪存)卡实现。CF卡存储容量1G字节。CF卡中存有符合国际海洋电子协会标准协议的美国信息互换标准代码格式的信息。该信息按照一定的规则存储，即每15条记录为1组，每条记录和每组记录之间以回车换行符分隔。每组中的15条记录分别代表了15种船舶导航设备数据类型且每组中数据类型位置序号固定。CF卡预存储信息数据的方式分两步：(1)首次使用CF卡时，先使用PC机格式化CF卡，然后建立一个空白数据文本(如data.txt)，利用现有的16进制编辑软件WinHex获得所建立空白数据文本所在的柱面号、磁头号、扇区号，并预设空白数据文本大小为800M。该步骤只需进行一次；(2)利用PC机向空白数据文本中按规定格式写入所需的信息数据。如：
！AIVDM，1，1，，B，169Dec0P008fg1rA:N847opd00SD，0*21(回车换行)
$GPZDA，091048.00，14，01，2005，，*61(回车换行)
…
据此每15行为1组，最大可预存储800M信息数据。(2)标准接口：通过标准接口将存储器存储的信息向微控制单元模块传送。本模块采用了双接口，即CF卡接口和IDE(Integrated-Drive-Electronics，集成开发环境)接口。目的是增强应用范围并可通过PC机直接修改CF卡内的数据源。图4中的CF 4.1为标准的CF卡槽，型号为II型。CF卡可直接插入CF卡槽使用。CF卡工作电压5V，工作模式采用IDE方式。图4中IDE40为标准的IDE接口，引脚数量40针；CF卡插入标准的CF卡槽后，预存储在CF卡内的信息数据通过标准CF卡卡槽接口传送给IDE接口。IDE接口再将信息数据向STC89C58RD+单片机传送。IDE接口与CF卡的关键连接为：CF 4.1的D00-D07分别与IDE40的D0-D7连接，为数据总线；CF 4.1的A00-A02分别与IDE的A0-A2连接，为地址总线；CF 4.1的CS1、CS2分别与IDE的CS0、CS1连接，实现数据总线宽度选择；CF 4.1的RESET与IDE的RESET连接，实现CF卡复位操作。IDE接口的D0-D7连接微控制单元模块STC89C58RD+单片机的引脚P0.0-P0.7，为数据总线；IDE接口的A0-A2连接STC89C58RD+单片机的P2.0-P2.2，为地址总线；IDE接口的25引脚接STC89C58RD+单片机的P3.7，向CF卡发送读信号；IDE接口的37、38引脚接STC89C58RD+单片机的P2.3和P2.4且固定为P2.3＝1，P2.4＝0，设置数据总线宽度为8位(IDE模式下的8位数据总线宽度还需要向CF卡特性寄存器0x01写命令配合)；IDE接口的1引脚接STC89C58RD+单片机的P2.5，实现CF卡复位操作。存储器模块的具体实现过程为通过STC89C58RD+单片机的P2.0-P2.2向IDE接口A0-A2依次发出设置数据位宽度为8位命令、设置所读扇区的柱面号、磁头号、扇区号并发出读取数据命令，STC89C58RD+单片机的P3.7输出低电平使得读取有效，然后STC89C58RD+单片机向IDE的37、38引脚分别输入高电平和低电平。CF卡的读取按扇区进行，每次读取操作将1个扇区连续的512字节数据1次性读入STC89C58RD+单片机设定的缓冲区空间中。
控制模块主要是用于调整数据传送波特率和调整信息数据类型，其包括调整数据传送波特率的拨码开关及调整信息数据类型的拨码开关，电路如图4。图4a为调整数据传送波特率电路。J2接口4个引脚分别连接STC89C58RD+单片机的P1.0-P1.3引脚。调整数据传送波特率的拨码开关能够实现4800bps、9600bps、38400bps等速率传送，预设值分别为0000、0001、0010。图4b为调整信息数据类型电路。J3接口4个引脚分别连接STC89C58RD+单片机的P1.4-P1.7引脚。调整信息数据类型的拨码开关可以设置的数据类型有AIS(船舶自动识别系统)信息、GPS信息、雷达信息、测深仪数据、VDR(船载航行数据记录)信息及以上数据的混合等，预设值分别为0001、0010、0011、0100、0101、0000。例如拨码开关若设置为0001，则CF卡中的信息数据将按照每隔15条信息数据输出一条，实现AIS信息的连续数据。若设置为0000，则CF卡中的信息数据将无间隔的连续数据，实现多类型信息的连续输出。
串口模块是向外部设备提供串行数据的物理接口单元，电路如图5，其包括将来自单片机的数据进行电平转换并输出的转换器、以及接收转换后的数据并向外部设备进行连续信息输出的9针串口(DB9)且DB9符合RS232接口协议。具体采用芯片MAX232来实现STC89C58RD+单片机与DB9之间的电平转换。关键电路连接为STC89C58RD+单片机的P3.1与MAX232的11引脚T1IN连接，MAX232的14引脚T1OUT与DB9接口的2引脚RXD连接，信息数据通过DB9接口向外部设备传送。根据船舶通信导航设备的特点，还预留了未经电平转换而直接传送串行数据的J8接口。其具体实现方式参考附图来实施，在此不予赘述。
提示信息显示模块能实现提示用户是否有数据在传送等功能，如图6所示，其包括LED灯监测电路。其中，数据传送状态提示采用STC89C58RD+单片机的P3.3引脚输出电平高低来控制LED灯亮灭来决定。
本发明提供的信息发生器主要功能是实现模拟的船舶通信导航信息ASCII格式输出，其首先将需要输出的信息数据按规定格式存入CF卡。规定格式为：每15种类型信息数据为1组，不同设备的信息数据对应不同的位置，且位置序号要与控制模块中的类型设置拨码开关预设值一致。每条信息数据之间要以回车换行符分隔。据此依次存储。
然后，通过控制模块的拨码开关选择设备类型及数据传送波特率。
最后启动信息发生器，在串口上将根据选择确定的设备类型、波特率连续输出信息数据。
Claims (7)
1.一种船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：包括微控制单元模块、存储模块、控制模块及串口模块，所述微控制单元模块分别连接存储模块、控制模块及串口模块；所述存储模块包括一个存储符合NMEA规定的ASCII格式数据的存储器，以及将存储器存储的信息向所述微控制单元模块传送的标准接口；所述控制模块包括产生调整数据传送波特率及调整信息数据类型的调整信号的拨码开关，所述控制模块将拨码开关产生的调整信号输出至所述微控制单元模块。
2.根据权利要求1所述的船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：所述存储模块采用CF卡。
3.根据权利要求1或2所述的船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：所述信息数据按照分组在所述存储模块进行存储，并通过拨码开关调节数据输出类型和输出速率。
4.根据权利要求1或2所述的船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：所述串口模块是向外部设备提供串行数据的物理接口单元，其包括将来自单片机的数据进行电平转换并输出的转换器、以及接收转换后的数据并向外部设备进行连续信息输出的串口。
5.根据权利要求1或2所述的船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：所述微控制单元模块包括将存储模块的信息读取到内存，并以串行方式按控制模块设定的数据类型和波特率发送至串口模块的单片机。
6.根据权利要求1或2所述的船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：船舶通信导航设备信息发生器还包括提示信息显示模块，所述提示信息显示模块包括连接并监测所述微控制单元模块数据传送的监测电路。
7.根据权利要求1或2所述的船舶通信导航设备信息发生器，其特征在于：所述微控制单元模块采用STC89C58RD+单片机。
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