CN109358550A - 一种通讯设备的检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种通讯设备的检测装置及检测方法，包括通讯控制单片机以及RS232接口、RS485接口、双口RAM接口、8位总线接口、电源上电控制接口，其中，通讯控制单片机是无人机检测系统组成的重要部分，将系统各个分部件串联起来，收集各个分部件的状态信息，最后把处理组合后的数据反馈给测试PC机，协调着整个系统的运行；以此为核心来设计出一个通讯系统，以满足无人机的数据采集和通讯需求。在数据传输过程中，通信协议的制定和传输线状态的稳定直接影响数据传输的可靠性，本发明实际应用效果表明，数据传输可靠、移植性好，同时也大大降低了研发成本。

Description

一种通讯设备的检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及通讯领域技术，尤其是指一种通讯设备的检测装置及检测方法。
背景技术
无人机航电系统包括多种设备：机载计算机、惯导、垂直陀螺、航向传感器、高度空速表、方向舵机、副翼舵机等多种电子设备，涉及的信号类型包括模拟量、数字量、开关量等。为保障无人机的可靠工作，无人机的地面检测尤其是航电设备的检测需进行大量工作，因此，航电设备检测系统设计是无人机地面检测的重要工具。
目前的飞行器航电设备地面检测设备大多为传统的仪器和一些自研的专用设备相结合，检测设备体积庞大，功能单一，无法满足全部航电设备的同时检测需求。
随着数字控制技术的发展，由单片机构成的测控系统也日益复杂。在一些要求响应速度快、实时性强、控制量多的应用场合，单个单片机构成的系统往往难以胜任。这时，由多个单片机结合工控机组成分布式测控系统成为一个比较好的解决方案。在这些分布式测控系统中，如何更好地解决通讯稳定可靠、数据可移植、低成本开发等问题显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种通讯设备的检测装置及检测方法，其数据传输可靠、移植性好，同时大大降低了研发成本。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种通讯设备的检测装置，包括
一通讯控制单片机，是无人机检测系统组成的重要部分，将系统各个分部件串联起来，收集各个分部件的状态信息，最后把处理组合后的数据反馈给测试PC机，协调着整个系统的运行；
一RS232接口，用于与PC机通讯，通过将通讯控制单片机上的串口0转换成RS232接口来与测试PC机进行通讯；
一RS485接口，通过将通讯控制单片机上的串口1转换成RS485来与多种检测设备进行通讯；
一双口RAM接口，实现通讯控制单片机与运动控制器DSP之间通过一片双口RAM芯片的时分访问来进行通讯，利用视频信号的场中断分别进行通讯控制单片机和运动控制器DSP对双口RAM接口进行读写的控制；
一8位总线接口，实现通讯控制单片机与视频信号单元间传输指令，由视频信号单元完成视频信号处理；
一电源上电控制接口，通过通讯控制单片机的I/O管脚输出数字开关量信号，控制继电器的通断来控制电源的上电。
作为一种优选方案，所述通讯控制单片机选用ATmega128AVR系列单片机。
作为一种优选方案，为了与RS232接口的电压相匹配，在通讯控制单片机的I/O引脚和RS232接口连接器之间加入RS-232转TTL电平转换芯片电路。
作为一种优选方案，所述RS-232转TTL电平转换芯片电路包括型号为MAX232CS的芯片U2，以及由电容C7、C8、C9、C10、C11组成的外围电路，其中，电容C7电相连于芯片U2的C1+和C1-，电容C8电相连于芯片U2的C2+和C2-，电容C9电相连于芯片U2的VDD然后接于+5V电压，电容C11电相连于芯片U2的VCC然后接地，且+5V电压同时相接于电容C11与VCC之间；电容C10电相连于芯片U2的VEE然后接地。
作为一种优选方案，所述RS485接口配备RS485驱动电路，由MAX485CSA构成半双工式差分平衡通信网络。
作为一种优选方案，所述RS485驱动电路包括型号为MAX485CSA的芯片U3，以及由电容C12、电阻R3、R47、R48、R49组成的外围电路，其中，电容C12电相连于芯片U3的VCC然后接地，且+5V电压输入电容C11与VCC之间；电阻R3的一端相接于+5V电压，另一端相接于芯片的A，电阻R48与电阻R3并联；电阻R47的一端接地，另一端相接于芯片的B，电阻R49与电阻R48并联。
作为一种优选方案，所述多种检测设备分别包括卫星定位仪、陀螺寻北仪、电子经纬仪、视频传感器、可见光传感器、红外成像仪、红外测距仪、激光测距仪。
一种通讯设备的检测方法，包括以下步骤
(1)先在通讯控制单片机中写入通信协议，在单片机多机通信中，以单片机作为主机，各检测设备作为从机；通讯控制单片机的软件程序由以下主要部分组成：初始化子程序、主程序、串口0中断子程序、串口1中断子程序、外部中断子程序、定时器中断子程序，统一按照测试流程加以调度和运行，软件同硬件有机结合，构成一个功能完整的一体化的通讯控制单片机；
(2)上电后，程序初始化配置单片机接口，给程序变量初始赋值；
(3)程序进入主循环，配置看门狗，等待中断信号；当串口0正确接收到测试PC机平台来的命令消息后，立即返回上一周期的系统信息，然后解析本次命令，按协议内容将命令分发给相应的分组件系统或者输出I/O控制信号；合成各分组件系统反馈的信息和I/O状态量生成本周期的系统信息。
(4)中断处理：当串口0中断发生后，接收测试PC机发来的命令消息并发送反馈消息给测试PC机；当串口1中断发生，接收各检测设备的反馈消息，发送命令消息给视频传感器；在由视频场逆程信号产生的外部中断中，通讯控制单片机与DSP通过读写双口RAM进行指令传递和状态信息回馈；
(5)当通讯链路中断时间超过30s，会触发定时器中断程序，通讯控制单片机自动转入超时断路保护态，直到通讯恢复正常。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，本发明基于通讯控制单片机以及RS232接口、RS485接口、双口RAM接口、8位总线接口、电源上电控制接口来设计出一个通讯系统，以满足无人机的数据采集和通讯需求。在数据传输过程中，通信协议的制定和传输线状态的稳定直接影响数据传输的可靠性，本发明实际应用效果表明，数据传输可靠、移植性好，同时也大大降低了研发成本。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例的无人机控制结构系统图。
图2是本发明之实施例的通讯设备的检测装置统图。
图3是本发明之实施例的通讯原理图。
图4是本发明之实施例的RS-232转TTL电平转换芯片电路图。
图5是本发明之实施例的RS485驱动电路图。
图6是本发明之实施例的串口0中断处理流程图。
图7是本发明之实施例的串口1中断处理流程图。
附图标识说明：
1、通讯控制单片机 2、RS232接口
3、RS485接口 4、双口RAM接口
5、8位总线接口 6、电源上电控制接口。
具体实施方式
请参照图1至图5所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种通讯设备的检测装置以及检测方法。
其中，通讯设备的检测装置包括通讯控制单片机1、RS232接口2、RS485接口3、双口RAM接口4、8位总线接口5、电源上电控制接口6等。
所述通讯控制单片机1是无人机检测系统组成的重要部分，将系统各个分部件串联起来，收集各个分部件的状态信息，最后把处理组合后的数据反馈给测试PC机，协调着整个系统的运行。本实施例中，所述通讯控制单片机1选用ATmega128AVR系列单片机，ATmega128是AVR系列中功能最强的单片机，此芯片还具有比较丰富的片上资源，其内部还集成了128KB的Flash存储器、4KB的E2PROM、53个可编程的I/O口线、8路10位A/D转换通道和两个可编程的串行USART。用于本发明的通讯系统设计时，既可以省去扩展程序存储器和A/D转换器，又可以满足系统串行通信要求。以AVR单片机为核心设计的系统硬件电路，其原理框图如图2所示。
所述RS232接口2用于与PC机通讯，通过将通讯控制单片机1上的串口0转换成RS232接口2来与测试PC机进行通讯。通过RS232来完成AVR单片机与测试PC机之间的通讯，实际上只需要RXD、TXD和GND三根线即可。其中，RXD为输入引脚，用于接收数据，TXD为输出引脚，用于发送数据。由于RS232标准采用负逻辑方式，标准逻辑1对应-5V～-15V，标准逻辑0对应+5V～+15V。为了与RS-232的电压相匹配，在单片机的I/O引脚和RS-232连接器之间需要加入RS-232转TTL电平转换芯片电路。
如图4所示，所述RS-232转TTL电平转换芯片电路包括型号为MAX232CS的芯片U2，以及由电容C7、C8、C9、C10、C11组成的外围电路，其中，电容C7电相连于芯片U2的C1+和C1-，电容C8电相连于芯片U2的C2+和C2-，电容C9电相连于芯片U2的VDD然后接于+5V电压，电容C11电相连于芯片U2的VCC然后接地，且+5V电压同时相接于电容C11与VCC之间；电容C10电相连于芯片U2的VEE然后接地。
所述RS485接口3通过将通讯控制单片机1上的串口1转换成RS485来与多种检测设备进行通讯。例如，所述多种检测设备分别包括卫星定位仪、陀螺寻北仪、电子经纬仪、视频传感器、可见光传感器、红外成像仪、红外测距仪、激光测距仪。本实施例中，所述RS485接口3配备RS485驱动电路，由MAX485CSA构成半双工式差分平衡通信网络。
图5给出了RS485驱动电路原理，由于RS485的发送端公在需要发送时打开，平时应关闭发送哭喊，所以在由MAX485构成的半双工式差分平衡通信网络，多个接收器使控制信号485#C禁止的驱动器可以直接挂在传输线上而不会影响信号的正常传输。
更为具体的，所述RS485驱动电路包括型号为MAX485CSA的芯片U3，以及由电容C12、电阻R3、R47、R48、R49组成的外围电路，其中，电容C12电相连于芯片U3的VCC然后接地，且+5V电压输入电容C11与VCC之间；电阻R3的一端相接于+5V电压，另一端相接于芯片的A，电阻R48与电阻R3并联；电阻R47的一端接地，另一端相接于芯片的B，电阻R49与电阻R48并联。
所述双口RAM接口4实现通讯控制单片机1与运动控制器DSP之间通过一片双口RAM芯片的时分访问来进行通讯，利用视频信号的场中断分别进行通讯控制单片机1和运动控制器DSP对双口RAM接口4进行读写的控制。
所述8位总线接口5实现通讯控制单片机1与视频信号单元间传输指令，由视频信号单元完成视频信号处理。
所述电源上电控制接口6通过通讯控制单片机1的I/O管脚输出数字开关量信号，控制继电器的通断来控制电源的上电。
基于上述通讯设备的检测装置，本发明还提出检测方法，包括以下步骤
(1)先在通讯控制单片机1中写入通信协议，在单片机多机通信中，以单片机作为主机，各检测设备作为从机；通讯控制单片机1的软件程序由以下主要部分组成：初始化子程序、主程序、串口0中断子程序、串口1中断子程序、外部中断子程序、定时器中断子程序，统一按照测试流程加以调度和运行，软件同硬件有机结合，构成一个功能完整的一体化的通讯控制单片机1；
(2)上电后，程序初始化配置单片机接口，给程序变量初始赋值；
(3)程序进入主循环，配置看门狗，等待中断信号；当串口0正确接收到测试PC机平台来的命令消息后，立即返回上一周期的系统信息，然后解析本次命令，按协议内容将命令分发给相应的分组件系统或者输出I/O控制信号；合成各分组件系统反馈的信息和I/O状态量生成本周期的系统信息。
(4)中断处理：当串口0中断发生后，接收测试PC机发来的命令消息并发送反馈消息给测试PC机；当串口1中断发生，接收各检测设备的反馈消息，发送命令消息给视频传感器；在由视频场逆程信号产生的外部中断中，通讯控制单片机1与DSP通过读写双口RAM进行指令传递和状态信息回馈；
(5)当通讯链路中断时间超过30s，会触发定时器中断程序，通讯控制单片机1自动转入超时断路保护态，直到通讯恢复正常。
串口0中断和串口1中断处理程序的主要处理环节参见图6和图7，其他中断的处理程序与此相类似，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种通讯设备的检测装置，其特征在于：包括
一通讯控制单片机，是无人机检测系统组成的重要部分，将系统各个分部件串联起来，收集各个分部件的状态信息，最后把处理组合后的数据反馈给测试PC机，协调着整个系统的运行；
一RS232接口，用于与PC机通讯，通过将通讯控制单片机上的串口0转换成RS232接口来与测试PC机进行通讯；
一RS485接口，通过将通讯控制单片机上的串口1转换成RS485来与多种检测设备进行通讯；
一双口RAM接口，实现通讯控制单片机与运动控制器DSP之间通过一片双口RAM芯片的时分访问来进行通讯，利用视频信号的场中断分别进行通讯控制单片机和运动控制器DSP对双口RAM接口进行读写的控制；
一8位总线接口，实现通讯控制单片机与视频信号单元间传输指令，由视频信号单元完成视频信号处理；
一电源上电控制接口，通过通讯控制单片机的I/O管脚输出数字开关量信号，控制继电器的通断来控制电源的上电。
2.根据权利要求1所述的一种通讯设备的检测装置及检测方法，其特征在于：所述通讯控制单片机选用ATmega128AVR系列单片机。
3.根据权利要求1所述的一种通讯设备的检测装置及检测方法，其特征在于：为了与RS232接口的电压相匹配，在通讯控制单片机的I/O引脚和RS232接口连接器之间加入RS-232转TTL电平转换芯片电路。
4.根据权利要求3所述的一种通讯设备的检测装置及检测方法，其特征在于：所述RS-232转TTL电平转换芯片电路包括型号为MAX232CS的芯片U2，以及由电容C7、C8、C9、C10、C11组成的外围电路，其中，电容C7电相连于芯片U2的C1+和C1-，电容C8电相连于芯片U2的C2+和C2-，电容C9电相连于芯片U2的VDD然后接于+5V电压，电容C11电相连于芯片U2的VCC然后接地，且+5V电压同时相接于电容C11与VCC之间；电容C10电相连于芯片U2的VEE然后接地。
5.根据权利要求1所述的一种通讯设备的检测装置及检测方法，其特征在于：所述RS485接口配备RS485驱动电路，由MAX485CSA构成半双工式差分平衡通信网络。
6.根据权利要求5所述的一种通讯设备的检测装置及检测方法，其特征在于：所述RS485驱动电路包括型号为MAX485CSA的芯片U3，以及由电容C12、电阻R3、R47、R48、R49组成的外围电路，其中，电容C12电相连于芯片U3的VCC然后接地，且+5V电压输入电容C11与VCC之间；电阻R3的一端相接于+5V电压，另一端相接于芯片的A，电阻R48与电阻R3并联；电阻R47的一端接地，另一端相接于芯片的B，电阻R49与电阻R48并联。
7.根据权利要求1所述的一种通讯设备的检测装置及检测方法，其特征在于：所述多种检测设备分别包括卫星定位仪、陀螺寻北仪、电子经纬仪、视频传感器、可见光传感器、红外成像仪、红外测距仪、激光测距仪。
8.一种通讯设备的检测方法，其特征在于：包括以下步骤
(1)先在通讯控制单片机中写入通信协议，在单片机多机通信中，以单片机作为主机，各检测设备作为从机；通讯控制单片机的软件程序由以下主要部分组成：初始化子程序、主程序、串口0中断子程序、串口1中断子程序、外部中断子程序、定时器中断子程序，统一按照测试流程加以调度和运行，软件同硬件有机结合，构成一个功能完整的一体化的通讯控制单片机；
(2)上电后，程序初始化配置单片机接口，给程序变量初始赋值；
(3)程序进入主循环，配置看门狗，等待中断信号；当串口0正确接收到测试PC机平台来的命令消息后，立即返回上一周期的系统信息，然后解析本次命令，按协议内容将命令分发给相应的分组件系统或者输出I/O控制信号；合成各分组件系统反馈的信息和I/O状态量生成本周期的系统信息。
(4)中断处理：当串口0中断发生后，接收测试PC机发来的命令消息并发送反馈消息给测试PC机；当串口1中断发生，接收各检测设备的反馈消息，发送命令消息给视频传感器；在由视频场逆程信号产生的外部中断中，通讯控制单片机与DSP通过读写双口RAM进行指令传递和状态信息回馈；
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