CN110727449A - 基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置 - Google Patents

基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其技术特点是：PC机通过中继无线通讯链路与陀螺灵敏部控制器相连接，第一蓝牙发射模块与PC机安装在一起，第一蓝牙接收模块、无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块相连接，第二蓝牙接收模块与陀螺灵敏部控制器相连接，第一蓝牙接收模块通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接，无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块、陀螺灵敏部控制器及第二蓝牙接收模块均安装在陀螺寻北仪内。本发明实现了在不拆卸情况下陀螺寻北仪外部PC机对陀螺寻北仪内部陀螺灵敏部控制器程序的无线更新功能，消除了程序下载器电缆的限制，有效提高了设备维修性及设备精度保持性。

Description

基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置
技术领域
本发明属于惯性导航设备技术领域，尤其是一种基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置。
背景技术
悬丝式陀螺寻北仪是一种无依托、自主测定真北方位角的定向测量仪器，广泛应用于矿山测量、工程测量和军事测绘等多个领域。其寻北工作原理为：利用陀螺仪本身的物理特性(定轴性和进动性)，采用内部自由悬挂的装有陀螺转子的陀螺灵敏部敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生趋北向进动，使陀螺仪主轴(即H向量)围绕子午面往复摆动，通过光电信号转换及解算得到真北方向，再通过方位引出装置引出北向基准。
悬丝式陀螺寻北仪作为一种高精度基准级定向测量仪器，其在生产调试过程及使用过程中不能受到任何力矩的影响，因此需要尽可能降低人为因素及仪器电缆等对仪器产生的力矩干扰，特别是仪器装调完成后应避免仪器拆装以保持仪器精度稳定性。
陀螺灵敏部是陀螺寻北仪的核心敏感部件，在陀螺寻北仪工作时，陀螺灵敏部处于悬吊状态往复摆动，为使干扰力矩降到最低提高寻北精度，从而不能为集成于陀螺灵敏部上的控制器连接通讯导线。因此，如何在不拆卸陀螺寻北仪的情况下实现对陀螺寻北仪的陀螺灵敏部控制器程序是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其采用二级中继无线通讯链路对陀螺寻北仪的陀螺灵敏部控制器程序更新维护功能。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，包括PC机、中继无线通讯链路和陀螺灵敏部控制器，所述PC机通过中继无线通讯链路与陀螺灵敏部控制器相连接实现陀螺灵敏部控制器程序的更新功能，所述中继无线通讯链路包括第一蓝牙发射模块、第一蓝牙接收模块、无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块及第二蓝牙接收模块，所述第一蓝牙发射模块与PC机安装在一起，所述第一蓝牙接收模块、无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块相连接，所述第二蓝牙接收模块与陀螺灵敏部控制器相连接，所述第一蓝牙接收模块通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接，无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块、陀螺灵敏部控制器及第二蓝牙接收模块均安装在陀螺寻北仪内。
进一步，所述PC机安装有编程工具软件和能够生成bin程序文件的软件开发工具。
进一步，所述陀螺灵敏部控制器采用具有内部BootLoader的微控制器且嵌入有boot程序。
进一步，所述无线通讯中继模块采用一块至少拥有两个UART串口的微控制器，该无线通讯中继模块具有陀螺寻北仪主控功能且嵌装有串口中断中继程序及boot程序。
进一步，所述第一蓝牙接收模块通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接。
进一步，所述无线通讯中继模块与第二蓝牙发射模块集成在陀螺寻北仪主控板上。
进一步，所述第一蓝牙发射模块包括蓝牙通讯模块及带有串口功能且由USB接口供电的底板；所述第一蓝牙接收模块、第二蓝牙发射模块、第二蓝牙接收模块均为带有TTL通讯接口的蓝牙模块。
进一步，所述中继无线通讯链路与PC机、陀螺灵敏部控制器的具体连接关系为：第一蓝牙发射模块的串口连接于PC机串口，第一蓝牙发射模块的USB接口连接于PC机USB接口；第一蓝牙接收模块的TTL通讯接口RXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART0串口TXD端，第一蓝牙接收模块的TTL通讯接口TXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART0串口RXD端；第二蓝牙发射模块的TTL通讯接口RXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART1串口TXD端，第二蓝牙发射模块的TTL通讯接口TXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART1串口RXD端；第一蓝牙接收模块、第二蓝牙发射模块的VCC电源管脚与无线通讯中继模块的微控制器的电源管脚共同连接于中继电路相应电源，第一蓝牙接收模块、第二蓝牙发射模块的GND管脚与微控制器的GND管脚共同连接于中继电路地；第二蓝牙接收模块的TTL通讯接口RXD端连接于集成于陀螺灵敏部的微控制器串口TXD端，第二蓝牙接收模块的TTL通讯接口TXD端连接于集成于陀螺灵敏部的微控制器串口RXD端；第二蓝牙接收模块的VCC电源管脚与集成于陀螺灵敏部的微控制器的电源管脚共同连接于陀螺灵敏部电路相应电源，第二蓝牙接收模块的GND管脚与集成于陀螺灵敏部的微控制器的GND管脚共同连接于陀螺灵敏部电路地。
进一步，所述第一蓝牙发射模块和第一蓝牙接收模块的波特率配置为115200并配对连通；所述第二蓝牙发射模块和第二蓝牙接收模块的波特率配置为115200并配对连通；所述PC机、无线通讯中继模块、陀螺灵敏部控制器的波特率配置为115200。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明在PC机和陀螺灵敏部控制器之间建立二级中继无线通讯链路，将PC机上生成的更新程序文件发送给集成于陀螺灵敏部上的陀螺灵敏部控制器完成程序更新，实现了在不拆卸情况下陀螺寻北仪外部PC机对陀螺寻北仪内部陀螺灵敏部控制器程序的无线更新功能，消除了程序下载器电缆的限制。
2、本发明的无线通讯中继模块合并了陀螺寻北仪的主控功能，无线通讯中继模块内嵌有串口中断中继程序及boot程序，从而使得无线通讯中继模块既能够实现陀螺寻北仪与PC机的无线通讯及程序无线更新功能，也能够实现与陀螺灵敏部控制器的无线通讯及陀螺灵敏部控制器程序的无线更新，有效提高了设备维修性及设备精度保持性。
附图说明
图1是本发明的中继无线通讯链路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施做进一步详述。
一种基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，如图1所示，包括PC机、中继无线通讯链路及陀螺灵敏部控制器，所述PC机通过中继无线通讯链路与陀螺灵敏部控制器相连接实现陀螺灵敏部控制器程序的更新功能，所述中继无线通讯链路包括蓝牙发射模块1、蓝牙接收模块1、无线通讯中继模块、蓝牙发射模块2及蓝牙接收模块2，所述蓝牙发射模块1与PC机安装在一起，所述蓝牙接收模块1、无线通讯中继模块、蓝牙发射模块2相连接在一起，所述蓝牙接收模块2与陀螺灵敏部控制器相连接，所述蓝牙接收模块1通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接，无线通讯中继模块、蓝牙发射模块2、陀螺灵敏部控制器及蓝牙接收模块2均安装在陀螺寻北仪内。下面对各个部分分别进行说明：
所述PC机安装了编程工具软件(如LM Flash Programmer软件)及能够生成bin程序文件的软件开发工具(如Keil 4及以上版本开发工具软件)。
所述无线通讯中继模块合并了现有陀螺寻北仪主控控制器功能，其采用一块至少拥有两个UART串口的微控制器(如搭载Cortex-M内核的ARM微控制器等)。蓝牙接收模块1通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接，无线通讯中继模块与蓝牙发射模块2集成于陀螺寻北仪主控板上，该微控制器通过两个UART串口与蓝牙接收模块1、蓝牙发送模块2相连接，无线通讯中继模块嵌装有串口中断中继程序及boot程序，既能够实现微控制器与PC机的无线通讯及程序无线更新，也能够实现微控制器与陀螺灵敏部控制器的无线通讯及陀螺灵敏部控制器程序的无线更新。微控制器内嵌串口中断中继程序且波特率配置为115200。所述串口中断中继程序(以搭载Cortex-M内核的ARM微控制器程序为例)为：
Figure BDA0002222247570000041
所述陀螺灵敏部控制器为集成于陀螺灵敏部的具有内部BootLoader的微控制器(如搭载Cortex-M内核的ARM微控制器)并且将boot程序嵌入微控制器，该微控制器串口通讯波特率配置为115200。所述boot程序为：
Figure BDA0002222247570000042
Figure BDA0002222247570000051
本发明中，中继无线通讯链路由蓝牙发射模块1、蓝牙接收模块1、无线通讯中继模块、蓝牙发射模块2、蓝牙接收模块2构成。所述蓝牙发射模块1带有串口通讯功能并可由USB接口供电的底板。所述蓝牙接收模块1、蓝牙发射模块2、蓝牙接收模块2均为带有TTL通讯接口RXD、TXD的蓝牙模块。所述蓝牙发射模块1与蓝牙接收模块1能够通过蓝牙连接软件实现配对功能；所述蓝牙发射模块2与蓝牙接收模块2能够通过蓝牙连接软件实现配对功能。
两对蓝牙通讯模块与PC机、无线通讯中继模块和陀螺灵敏部控制器的连接关系为：
蓝牙发射模块1底板的串口连接于PC机串口，蓝牙发射模块1底板的USB接口连接于PC机USB接口。蓝牙接收模块1的TTL通讯接口RXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART0串口TXD端，蓝牙接收模块1的TTL通讯接口TXD端连接于微控制器UART0串口RXD端。蓝牙发射模块2的TTL通讯接口RXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART1串口TXD端，蓝牙发射模块2的TTL通讯接口TXD端连接于微控制器UART1串口RXD端。蓝牙接收模块1、蓝牙发射模块2的VCC电源管脚与无线通讯中继模块的微控制器的电源管脚共同连接于中继电路相应电源，蓝牙接收模块1、蓝牙发射模块2的GND管脚与微控制器的GND管脚共同连接于中继电路地。蓝牙接收模块2的TTL通讯接口RXD端连接于集成于陀螺灵敏部的微控制器串口TXD端，蓝牙接收模块2的TTL通讯接口TXD端连接于微控制器串口RXD端。蓝牙接收模块2的VCC电源管脚与集成于陀螺灵敏部的微控制器的电源管脚共同连接于陀螺灵敏部电路相应电源，蓝牙接收模块2的GND管脚与微控制器的GND管脚共同连接于陀螺灵敏部电路地。
本发明工作过程如下：
将蓝牙发射模块1、蓝牙接收模块1、蓝牙发射模块2、蓝牙接收模块2的波特率均配置为115200，蓝牙发射模块1与蓝牙接收模块1配对连通，蓝牙发射模块2与蓝牙接收模块2配对连通。无线通讯中继模块的微控制器运行串口中断中继程序。陀螺灵敏部控制器运行boot程序等待与蓝牙接收模块2连接的串口接收更新的bin程序文件。在PC机上使用软件开发工具编译新程序并生成bin程序文件。在PC机上将编程工具软件串口通讯波特率配置为115200，使用编程工具软件将更新的bin程序文件通过串口发送给蓝牙发射模块1。蓝牙发射模块1通过一级无线通讯链路将更新的bin程序文件发送给蓝牙接收模块1。蓝牙接收模块1通过TTL接口将更新的bin程序文件发送给无线通讯中继模块的微控制器。无线通讯中继模块的微控制器通过UART1串口将更新的bin程序文件发送给蓝牙发射模块2。蓝牙发射模块2通过二级无线通讯链路将更新的bin程序文件发送给蓝牙接收模块2。蓝牙接收模块2通过TTL接口将更新的bin程序文件发送给陀螺灵敏部控制器。陀螺灵敏部控制器完成bin程序文件接收后实现程序更新。
本发明未述及之处适用于现有技术。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，包括PC机、中继无线通讯链路和陀螺灵敏部控制器，其特征在于：所述PC机通过中继无线通讯链路与陀螺灵敏部控制器相连接实现陀螺灵敏部控制器程序的更新功能，所述中继无线通讯链路包括第一蓝牙发射模块、第一蓝牙接收模块、无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块及第二蓝牙接收模块，所述第一蓝牙发射模块与PC机安装在一起，所述第一蓝牙接收模块、无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块相连接，所述第二蓝牙接收模块与陀螺灵敏部控制器相连接，所述第一蓝牙接收模块通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接，无线通讯中继模块、第二蓝牙发射模块、陀螺灵敏部控制器及第二蓝牙接收模块均安装在陀螺寻北仪内。
2.根据权利要求1所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述PC机安装有编程工具软件和能够生成bin程序文件的软件开发工具。
3.根据权利要求1所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述陀螺灵敏部控制器采用具有内部BootLoader的微控制器且嵌入有boot程序。
4.根据权利要求1所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述无线通讯中继模块采用一块至少拥有两个UART串口的微控制器，该无线通讯中继模块具有陀螺寻北仪主控功能且嵌装有串口中断中继程序及boot程序。
5.根据权利要求1所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述第一蓝牙接收模块通过陀螺寻北仪外壳上的接口与无线通讯中继模块相连接，无线通讯中继模块与第二蓝牙发射模块集成在陀螺寻北仪主控板上。
6.根据权利要求1所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述第一蓝牙发射模块包括蓝牙通讯模块及带有串口功能且由USB接口供电的底板；所述第一蓝牙接收模块、第二蓝牙发射模块、第二蓝牙接收模块均为带有TTL通讯接口的蓝牙模块。
7.根据权利要求1所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述中继无线通讯链路与PC机、陀螺灵敏部控制器的具体连接关系为：第一蓝牙发射模块的串口连接于PC机串口，第一蓝牙发射模块的USB接口连接于PC机USB接口；第一蓝牙接收模块的TTL通讯接口RXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART0串口TXD端，第一蓝牙接收模块的TTL通讯接口TXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART0串口RXD端；第二蓝牙发射模块的TTL通讯接口RXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART1串口TXD端，第二蓝牙发射模块的TTL通讯接口TXD端连接于无线通讯中继模块的微控制器UART1串口RXD端；第一蓝牙接收模块、第二蓝牙发射模块的VCC电源管脚与无线通讯中继模块的微控制器的电源管脚共同连接于中继电路相应电源，第一蓝牙接收模块、第二蓝牙发射模块的GND管脚与微控制器的GND管脚共同连接于中继电路地；第二蓝牙接收模块的TTL通讯接口RXD端连接于集成于陀螺灵敏部的微控制器串口TXD端，第二蓝牙接收模块的TTL通讯接口TXD端连接于集成于陀螺灵敏部的微控制器串口RXD端；第二蓝牙接收模块的VCC电源管脚与集成于陀螺灵敏部的微控制器的电源管脚共同连接于陀螺灵敏部电路相应电源，第二蓝牙接收模块的GND管脚与集成于陀螺灵敏部的微控制器的GND管脚共同连接于陀螺灵敏部电路地。
8.根据权利要求1至7任一项所述的基于中继无线通讯链路的陀螺灵敏部控制器程序更新装置，其特征在于：所述第一蓝牙发射模块和第一蓝牙接收模块的波特率配置为115200并配对连通；所述第二蓝牙发射模块和第二蓝牙接收模块的波特率配置为115200并配对连通；所述PC机、无线通讯中继模块、陀螺灵敏部控制器的波特率配置为115200。
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