CN104049556A - 便携式射频切换单元集成控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式射频切换单元集成控制系统及方法，该系统包括：控制单元模块；和按键扫描及指示灯显示控制模块；其中，所述便携式射频切换单元集成控制系统基于GPIB总线、TCP/IP协议自动控制及按键手动控制，所述控制单元模块与所述按键扫描及指示灯显示模块之间通过通信接口进行通信。使用本发明提供的便携式射频切换单元集成控制系统及方法，能够实现射频链路的自动切换，通过自动及手动双向控制有助于测试工程师更好的监测系统状态，提高检测效率。

Description

便携式射频切换单元集成控制系统及方法

技术领域

本发明涉及信号测试技术领域，尤其涉及一种集自动控制及手动按键控制与一体的便携式射频切换单元集成控制系统及方法，特别应用于无线终端射频指标测试及集成测试系统的搭建。

背景技术

终端射频自动测试系统是指采用计算机控制，自动完成建立通话、链路切换、信号测量、数据计算处理并输出测试结果的自动化测试系统，主要应用于无线终端射频指标测试及集成测试系统搭建（包括GSM、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WLAN、蓝牙等无线终端的射频指标测试及自动测试系统搭建）。

现有技术的射频切换系统主要由国外少数厂家生产，生产周期长，而且受限程度大，价格昂贵。且切换单元不能人工单独控制，很难灵活的应用于复杂的测试环境。现阶段终端射频测试主要使用先进的测试仪表，但是在对射频终端设备进行测试过程中，针对不同的测试项目，需要搭载相应的射频链路以满足测试要求，同时在完成一项射频测试过程中需要多条射频链路搭载。

如果进行手动测试，不仅增加了测试工程师的工作量，而且由于频繁的手动更换链路，致使测试过程中出错率增加，链路稳定性差，测试添加重复性差，可能引入不必要的干扰而增加测试误差。同时对于现阶段的终端射频自动测试系统，用于射频测试的射频接口箱是一个封闭的单元，没有人机交互界面，不能观察到其中的链路状态，在不启用测试软件时不能对切换单元进行链路切换控制，所以不能满足灵活的测试需求。

现阶段终端射频自动测试链路切换单元需要交流电源供电，在现场测试使用中，交流供电难度较大，随着电子信息产业的快速发展，无线电设备、更新速度不断提升，在其产品进行型号核准和在用设备测试过程中，对测试系统便携性的要求越来越高，因此便携式测试系统必须具备独立的直流电源系统。在测试过程中对具体的链路选择显示能有效帮助测试人员记忆及按所需更改。

发明内容

本发明为了解决了射频测试系统切换单元人机交互手动、自动一体化问题，及现场测试独立供电电源避免单一依赖交流供电的问题，提供了一种基于GPIB总线、TCP/IP协议自动控制及按键手动控制的便携式射频切换单元集成控制系统及方法。

为了实现上述发明目的，本发明所提出的一种便携式射频切换单元集成控制系统，其中包括：控制单元模块；和按键扫描及指示灯显示控制模块；其特征在于，所述便携式射频切换单元集成控制系统基于GPIB总线、TCP/IP协议自动控制及按键手动控制，所述控制单元模块与所述按键扫描及指示灯显示模块之间通过通信接口进行通信。

本发明的便携式射频切换单元集成控制系统中，所述控制单元模块包括：第一电源模块，用于提供电源；中央处理器模块，用于对所述集成控制系统进行工作控制；通讯转换处理模块，用于控制各个引脚工作状态；通用接口总线（GPIB）模块，用于提供总线通信；网口转串口通讯模块，用于进行人机交互，实时控制系统状态；RS-485通信模块，用于与所述按键扫描及指示灯显示控制模块通信；射频同轴开关模块，用于控制同轴开关的通断；地址选择模块，用于读取引脚数值，确定模块编号；

本发明的所述按键扫描及指示灯显示控制模块包括：第二电源模块，用于提供电源；按键模块，用于接收扫描控制信号，对按键进行扫描，执行人机交互控制逻辑，完成切换单元控制；指示灯模块，用于显示所述射频切换单元链路及仪器选择显示；

本发明的便携式射频切换单元集成控制系统，其中：所述控制单元模块由MSP430F149作为中央处理器，通过RS-485接口和按键扫描电路与ATmega128A电路和按键控制进行通信，用于控制监测射频同轴开关以及指示灯的显示指示。

本发明的便携式射频切换单元集成控制系统，其中：所述按键扫描及指示灯显示控制模块由MSP430F149作为中央处理器，通过按键电路和指示灯电路实现按键控制射频同轴开关的控制检测及LED指示灯显示控制信息，通过按键实现手动控制。

本发明还提供了一种便携式射频切换单元集成控制方法，其应用于上述便携式射频切换单元集成控制系统中，所述方法包括：通讯转换步骤，对所接收的数据进行解析，根据解析结果，选择相应的链路进行操作；控制单元步骤，用于进行数据读写，在所述数据读写正确的情况下，执行数据处理和人机交互。

本发明的便携式射频切换单元集成控制方法，其中所述通讯转换步骤具体包括：

（1）初始化中央处理器MSP430F149；

（2）对端口进行扫描；

（3）执行主循环，如果主循环中断则执行步骤（6）；

（4）根据传输数据进行逻辑解析；

（5）根据所述逻辑解析的结果控制射频同轴开关电路链接不同的电路，所述不同的电路包括：链路闭合，链路断开，链路查询，链路复位，链路测试，以及LED指示；

（6）判断所述中断是否为USART中断，或者判断所述中断是否为按键中断，如果是则对所述中断进行中断解析，所述中断解析包括：数据错误，逻辑链路处理，以及LED指示灯处理，然后返回所述主循环。

本发明的便携式射频切换单元集成控制方法，其中所述控制单元步骤具体包括：

（a）初始化ATmega128以及NAT9914BPL；

（b）接收RS-485接口传输过来的数据并对数据进行处理，或者通过RS-485接口发送相应的数据；

（c）当进行数据输入时，判断GPIB总线状态，如果确认是读状态，则读取数据路径，并对数据进行解析和处理；如果不是读状态则：

如果是Idle状态，则进行指针复位，然后返回主程序；

如果是写状态，则使得NAT9914再编程指针复位，然后返回主程序；

（d）当进行数据输出时，判断GPIB总线状态，如果确认是写状态，则写入数据路径，并对数据执行写入操作；如果不是写状态则：

如果是Idle状态，则进行指针复位，然后返回主程序；

如果是读状态，则使得NAT9914再编程指针复位，然后返回主程序；

（e）在读信息和写信息均正确的情况下，与外界执行PC人机交互。

根据上述技术方案的分析可知，使用本发明中的便携式射频切换单元集成控制系统及方法，与现有技术相比，具有如下有益的技术效果：

（1）克服了在射频终端设备进行测试过程中，需要手动搭载射频链路以满足测试要求的问题，实现了射频链路的自动切换，链路LED显示功能；消除了因人为引入的干扰或泄露而增加测试误差。具备远程自动控制与本地定制控制双重功能，同时通过自动及手动双向控制有助于测试工程师更好的监测系统状态，提高检测效率。

（2）本发明系统承载着设备仪表化、人际界面交互、独立可集成、便携式的射频终端测试系统。该集成控制系统平台的搭建，解决了现有技术设备设计可控性差、集成性能差，没有链路指示，不能手动控制等问题，对未来射频传导测试的发展具有重要的实际意义。

附图说明

图1表示便携式射频切换单元集成控制系统结构示意图

图2表示便携式射频切换单元集成控制系统中的控制单元模块电路图。

图3表示控制单元模块中的第一电源模块电路图。

图4表示控制单元模块中的中央处理器模块电路图。

图5表示控制单元模块中的通讯转换处理模块电路图。

图6表示控制单元模块中的通用接口总线（GPIB）模块电路图。

图7表示控制单元模块中的网口转串口通讯模块电路图。

图8表示控制单元模块中的RS-485通信模块电路图。

图9表示控制单元模块中的射频同轴开关模块电路图。

图10表示控制单元模块中的地址选择模块电路图。

图11表示便携式射频切换单元集成控制系统中的按键扫描及指示灯显示控制模块电路图。

图12表示按键扫描及指示灯显示控制模块中的第二电源模块电路图。

图13表示按键扫描及指示灯显示控制模块中的按键模块电路图。

图14表示按键扫描及指示灯显示控制模块中的指示灯模块电路图。

图15表示便携式射频切换单元集成控制方法中的通讯转换流程图。

图16表示便携式射频切换单元集成控制方法中的控制单元流程图。

具体实施方式

为了使本发明更加清楚明白，下面我们结合实施例，参照附图，对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，本发明所提供的一种基于GPIB总线、TCP/IP协议自动控制及按键手动控制的便携式射频切换单元集成控制系统，它包括两个模块：控制单元模块，以及按键扫描及指示灯显示模块。

其中控制的单元模块包括：第一电源模块，用于提供电源；中央处理器模块，用于对所述集成控制系统进行工作控制；通讯转换处理模块，用于控制各个引脚工作状态；通用接口总线（GPIB）模块，用于提供总线通信；网口转串口通讯模块，用于进行人机交互，实时控制系统状态；RS-485通信模块，用于与按键扫描及指示灯显示控制模块进行通信；射频同轴开关模块，用于控制同轴开关的通断；地址选择模块，用于读取引脚数值，确定模块编号。

其中按键扫描及指示灯显示控制模块包括：第二电源模块，用于提供电源；按键模块，用于接收所述中央处理器模块发出的扫描控制信号，对按键进行扫描，实现人机交互控制逻辑，完成切换单元控制；指示灯模块，用于显示所述射频切换单元链路及仪器选择显示。

该便携式射频切换单元集成控制系统是基于GPIB总线、TCP/IP协议自动控制及按键手动控制的，该控制单元模块与该按键扫描及指示灯显示模块之间通过RS-485通信接口进行通信。

参见图2，表示的是便携式射频切换单元集成控制系统中的控制单元模块电路原理图。如图所示，该模块主要由MSP430F149作为中央处理器，通过RS485接口和按键扫描电路与ATmega128A电路和按键控制进行通信，用来对射频同轴开关的控制监测及指示灯的指示。

该模块主要由以下几部分组成：

◆第一电源模块电路

◆中央处理器MSP430F149电路

◆通讯转换处理ATmega128A电路

◆通用接口总线（GPIB）电路

◆网口转串口通讯模块电路

◆RS-485通信电路

◆射频同轴开关电路

◆模块地址选择电路

第一电源模块电路

参见附图3，所示的控制单元模块中的第一电源模块电路原理图。它提供+24V工作电压控制射频同轴开关，并且+24V经过金升阳电源模块（HZD-24S24）进行电压隔离，用于给TPS7333Q和K7805-1A电源供电，5V用于给系统通讯转换电路供电，TPS7333Q将电压降至+3.3V用于给MSP430F149、和模块地址选择电路供电。

中央处理器MSP430F149电路

参见附图4，所示中央处理器MSP430F149电路作为主控制器主要使用了该芯片的最小系统和P1/P2(16只同轴开关控制引脚)、P3.6/P3.7/P4.0(RS-485)）以及P6.3/P6.4/P6.5/P6.6(模块地址选择引脚)，通过软件程序对控制单元模块进行工作控制。

通讯转换处理ATmega128A电路

参见附图5，所示中央处理器ATmega128A电路作为主控制器主要使用了该芯片的最小系统，分别包括了通用接口总线、RS-485总线接口等相关引脚，通过软件程序控制各个引脚工作状态等操作。

通用接口总线（GPIB）电路

参见附图6所示通用接口总线（GPIB）电路主要由NAT9914BPL、SN75ALS160、SN75ALS161构成GPIB通信接口。ATmega128A通过对NAT9914BPL编程使其具备SCPI通信能力，受控于计算机GPIB卡。

TCP/IP转USART通信电路

参见附图7所示网口转串口通信电路主要由济南有人科技TCP/IP转USART通讯模块。ATmega128A通过TCP/IP转USART通信接口与电脑进行人机交互，实时控制系统状态，且PC通过软件可单独控制射频终端切换单元，而无需通过GPIB接口

RS-485通信模块

参见附图8，所示RS-485通信电路主要MAX485ESA、6N137以及若干电阻电容连接而成。负责与上位机的通信。本部分电源一部分由K7805-1A提供+5V，另一部分由TPS7333Q提供+3.3V，该电路具有电源隔离转换与信号隔离传输作用。

射频同轴开关电路

参见附图9，所示射频同轴开关电路主要AQW212EH、电阻（R360）连接而成。由MSP430F149发出信号，负责控制同轴开关的通断。本部分电源一部分由+24V提供，另一部分由MSP430F149通用I/O引脚（P1/P2）提供高低电平。

模块地址选择电路

参见附图10，所示模块地址选择电路由8个电阻构成，连接到MSP430F149的P6.3/P6.4/P6.5/P6.6(模块地址选择一脚)，通过软件读取该引脚数值，确定该模块编号。

参见图11，表示的是便携式射频切换单元集成控制系统中的按键扫描及指示灯显示控制模块。该模块主要由MSP430F149作为中央处理器，通过按键电路和指示灯电路实现按键控制射频同轴开关的控制监测及LED指示灯显示控制信息；通过按键实现手动控制。

该模块主要由以下几部分组成：

◆第二电源模块电路

◆按键电路

◆指示灯电路

第二电源模块电路

附图12所示电源模块电路提供+24V工作电压作为电压源，经R78-9-1变换器降至+9V，用于给LED指示灯供电；

按键电路

附图13所示键盘电路主要由SN74HC165D及电阻电容构成，用于接收MSP430F149发出扫描控制信号，对按键进行扫描，以实现人机交互控制逻辑，完成切换单元控制；

指示灯电路

附图14所示指示灯电路用于切换单元链路及仪器选择显示。

本发明还提供了一种便携式射频切换单元集成控制方法，其中应用于上述便携式射频切换单元集成控制系统中，该方法主要包括两个步骤：通讯转换步骤，对所接收的数据进行解析，根据解析结果，选择相应的链路进行操作；以及，控制单元步骤，用于进行数据读写，在所述数据读写正确的情况下，执行数据处理和人机交互。

参见附图15，表示的是便携式射频切换单元集成控制方法中的通讯转换流程图。联合参照上述附图4中MSP430F149控制单元模块的电路原理图，该流程具体包括：

（7）初始化中央处理器MSP430F149，其中包括电源供给其它模块所需的电压，中央处理器等的上电初始化；

（8）对端口进行扫描，确定端口设置；

（9）进入主循环，判断如果主循环中断则执行步骤（6）；

（10）根据接口传输数据进行逻辑解析，该实施例在中央处理器MSP430F149中根据RS-485接口所传输的数据，进行逻辑解析；

（11）根据所述逻辑解析的结果控制射频同轴开关电路链接不同的电路，所述不同的电路包括：链路闭合，链路断开，链路查询，链路复位，链路测试，以及LED指示；

（12）判断所述中断是否为USART中断，或者判断所述中断是否为按键中断，如果是则对所述中断进行中断解析，所述中断解析包括：数据错误，逻辑链路处理，以及LED指示灯处理，然后返回所述主循环。

参照图16，表示的是便携式射频切换单元集成控制方法中的控制单元流程图。联合参照上述附图5中ATmega128A控制模块的电路原理图，该流程具体包括：

（a）初始化ATmega128以及NAT9914BPL，其中包括电源供给其它模块所需的电压，中央处理器等的上电初始化；

（b）初始化成功后，接收RS-485接口传输过来的数据并对数据进行处理，或者通过RS-485接口发送相应的数据；如果初始化未成功则终止；

（c）进入主循环处理路径，当所传输数据为数据输入时，判断GPIB总线的状态，如果确认是读状态，则读取数据路径，并对数据进行解析和处理；如果不是读状态则：

如果是Idle状态，则进行指针复位，然后返回主程序；

如果是写状态，则使得NAT9914再编程指针复位，然后返回主程序；

（d）当进行数据输出时，判断GPIB总线状态，如果确认是写状态，则写入数据路径，并对数据执行写入操作；如果不是写状态则：

如果是Idle状态，则进行指针复位，然后返回主程序；

如果是读状态，则使得NAT9914再编程指针复位，然后返回主程序；

（e）在读信息和写信息均正确的情况下，与外界执行PC人机交互。

本发明的便携式射频切换单元集成控制系统是一款结构紧凑的经济型综合解决方案，适合设计验证、自动测试和数据采集方面的中高密度开关/测量应用。

便携式射频切换单元集成控制系统是一款基于GPIB总线、TCP/IP通讯自动控制及按键手动控制的控制系统，最高可配置16个射频切换单元。这些模块包括GSM、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WLAN、蓝牙等。便携式射频切换单元集成控制系统是一款经济型模块化平台，可以轻松扩展和重新配置。它在不影响精度的情况下提供了广泛的功能，同时适合预算要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种便携式射频切换单元集成控制系统，其中包括： 

控制单元模块；和按键扫描及指示灯显示控制模块； 

其特征在于， 

所述便携式射频切换单元集成控制系统基于GPIB总线、TCP/IP协议自动控制及按键手动控制，所述控制单元模块与所述按键扫描及指示灯显示模块之间通过通信接口进行通信。 

2.根据权利要求1所述的便携式射频切换单元集成控制系统，其中： 

所述控制单元模块包括： 

第一电源模块，用于提供电源； 

中央处理器模块，用于对所述集成控制系统进行工作控制； 

通讯转换处理模块，用于控制各个引脚工作状态； 

通用接口总线（GPIB）模块，用于提供总线通信； 

网口转串口通讯模块，用于进行人机交互，实时控制系统状态； 

RS-485通信模块，用于与所述按键扫描及指示灯显示控制模块通信； 

射频同轴开关模块，用于控制同轴开关的通断； 

地址选择模块，用于读取引脚数值，确定模块编号； 

所述按键扫描及指示灯显示控制模块包括： 

第二电源模块，用于提供电源； 

按键模块，用于接收扫描控制信号，对按键进行扫描，执行人机交互控制逻辑，完成切换单元控制； 

指示灯模块，用于显示所述射频切换单元链路及仪器选择显示。 

3.根据权利要求2所述的便携式射频切换单元集成控制系统，其中： 

所述控制单元模块由MSP430F149作为中央处理器，通过RS-485接口和按键扫描电路与ATmega128A电路和按键控制进行通信，用于控制监测射频同轴开关以及指示灯的显示指示。 

4.根据权利要求2所述的便携式射频切换单元集成控制系统，其中： 

所述按键扫描及指示灯显示控制模块由MSP430F149作为中央处理器，通过按键电路和指示灯电路，实现按键控制射频同轴开关的控制检测及LED指示灯显示控制信息，通过按键实现手动控制。 

5.一种便携式射频切换单元集成控制方法，其应用于如权利要求1所述的便携式射频切换单元集成控制系统，所述方法包括： 

通讯转换步骤，对所接收的数据进行解析，根据解析结果，选择相应的链路进行操作； 

控制单元步骤，用于进行数据读写，在所述数据读写正确的情况下，执行数据处理和人机交互。 

6.根据权利要求5所述的便携式射频切换单元集成控制方法，其中所述通讯转换步骤具体包括： 

初始化中央处理器MSP430F149； 

对端口进行扫描； 

执行主循环，如果主循环中断则执行步骤（6）； 

根据传输数据进行逻辑解析； 

根据所述逻辑解析的结果控制射频同轴开关电路链接不同的电路，所述不同的电路包括：链路闭合，链路断开，链路查询，链路复位，链路测试，以及LED指示； 

判断所述中断是否为USART中断，或者判断所述中断是否为按键中断，如果是则对所述中断进行中断解析，所述中断解析包括：数据错误，逻辑链路处理，以及LED指示灯处理，然后返回所述主循环。 

7.根据权利要求6所述的便携式射频切换单元集成控制方法，其中所述控制单元步骤具体包括： 

（a）初始化ATmega128以及NAT9914BPL； 

（b）接收RS-485接口传输过来的数据并对数据进行处理，或者通过RS-485接口发送相应的数据； 

（c）当进行数据输入时，判断GPIB总线状态，如果确认是读状态，则读取数据路径，并对数据进行解析和处理；如果不是读状态则： 

如果是Idle状态，则进行指针复位，然后返回主程序； 

如果是写状态，则使得NAT9914再编程指针复位，然后返回主程序； 

（d）当进行数据输出时，判断GPIB总线状态，如果确认是写状态，则写入数据路径，并对数据执行写入操作；如果不是写状态则： 

如果是Idle状态，则进行指针复位，然后返回主程序； 

如果是读状态，则使得NAT9914再编程指针复位，然后返回主程序； 

（e）在读信息和写信息均正确的情况下，与外界执行PC人机交互。