CN111212103A - Sca软件无线电台界面模拟系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种SCA软件无线电台界面模拟系统和方法，使用微软开发MFC框架，在电脑上模拟软件无线电台的运行环境，通过电脑和电台在输入输出上的共通性，使用C/C++语言模拟实现人机交互界面中的控件、电台运行显示、通信协议、波形参数配置功能。电脑通过以太网接口与电台设备连接，使用UPD方式进行通信，以支持模拟界面和电台的通信，以此进行在线调试。功能调试完毕后，再通过交叉编的工具将程序运行在软件无线电台中固化运行。本发明能够更快速的根据波形需求开发相应的人机交互界面，更方便的调试人机交互界面的功能，用模拟的方式定位，解决硬件设备开发调试问题。

Description

SCA软件无线电台界面模拟系统和方法
技术领域
本发明涉及SCA软件无线电台技术领域，具体地，涉及一种SCA软件无线电台界面模拟系统和方法，尤其是设计一种通过模拟手段开发界面的方式。
背景技术
SCA软件无线电设备，可动态的运行各类通信波形，并支持波形的新研和扩展。所以设备需要针对不同波形设计不同的人机交互界面，并且在通信波形加载运行后，进行相应的界面调整。因此SCA软件无线电台中，人机交互界面的设计存在较多的不确定性和变数。
传统的电台设备中，波形、设备和界面是整体设计实现的，界面在波形、设备的需求确定下，根据电台的处理芯片的开发工具进行开发。因此无法满足软件无线电台多样化的要求，并且设备芯片种类众多，使用的操作系统也多种多样，也同时增加了软件无线电台界面的开发难度。
例如专利文献CN 205490499U中公开一种基于SCA架构的软件无线电综合业务处理平台，提供一种设计合理、工作可靠的基于SCA架构的软件无线电硬件平台，包括了主控单元、处理单元以及桥接单元。平台提供软硬件服务，能够实现短波、超短波、高速数据、数据链等一系列波形的组件化波形移植，构建新的软件无线电电台，保证电台的互联互通。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种SCA软件无线电台界面模拟系统和方法。
根据本发明提供的一种SCA软件无线电台界面模拟系统，通过XML标记语言配置电台界面的布局和功能，形成可运行程序，以UPD以太网连接调试，通过交叉编译工具使得可运行程序在电台设备上运行。
优选地，所述的SCA软件无线电台界面模拟系统，包括：
输入输出模块：提供显示输出接口和按键输入接口，其中显示输出是根据电台的实际分辨率创建显示区域，以模拟电台液晶点阵显示，按键输入时根据电台按键创建按钮，以模拟电台的按键输入；
网络连接模块：提供UPD网络连接接口，连接电脑和无线电台，以进行可运行程序的调试；
人机交互模块：根据电台的人机交互需要，创建通过显示输出接口显示内容的控件，创建响应按键输入接口改变显示内容的控件；
解析模块：使用文件读写接口，根据XML标记语言和SCA规范，解析每个波形和电台的属性文件。
优选地，所述的SCA软件无线电台界面模拟系统，还包括：
电台管理模块：根据电台的设计要求和波形参数，设定AT指令对电台进行配置管理；
波形管理模块：配置电台中能够装载的波形，并且对波形加载运行情况进行管理；
波形参数管理模块：根据不同波形配置波形参数，设定交互界面和交互信息；
状态回报模块：根据电台的运行情况，回报状态，所述状态包括电池容量，信号强度。
优选地，所述解析模块包括：
中文解析模块：根据中文字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
ASCII解析模块：根据ASCII字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
XML解析模块：根据XML文件的规划，解析器涵盖的内容，XML文件的内容同时符合SCA规范；
AT解析模块：通过对AT指令字串的解析，获取下达的操作指令和参数。
根据本发明提供的一种SCA软件无线电台界面模拟方法，通过XML标记语言配置电台界面的布局和功能，形成可运行程序，以UPD以太网连接调试，通过交叉编译工具使得可运行程序在电台设备上运行。
优选地，所述的SCA软件无线电台界面模拟方法，包括：
输入输出步骤：提供显示输出接口和按键输入接口，其中显示输出是根据电台的实际分辨率创建显示区域，以模拟电台液晶点阵显示，按键输入时根据电台按键创建按钮，以模拟电台的按键输入；
网络连接步骤：提供UPD网络连接接口，连接电脑和无线电台，以进行可运行程序的调试；
人机交互步骤：根据电台的人机交互需要，创建通过显示输出接口显示内容的控件，创建响应按键输入接口改变显示内容的控件；
解析步骤：使用文件读写接口，根据XML标记语言和SCA规范，解析每个波形和电台的属性文件。
优选地，所述的SCA软件无线电台界面模拟方法，还包括：
电台管理步骤：根据电台的设计要求和波形参数，设定AT指令对电台进行配置管理；
波形管理步骤：配置电台中能够装载的波形，并且对波形加载运行情况进行管理；
波形参数管理步骤：根据不同波形配置波形参数，设定交互界面和交互信息；
状态回报步骤：根据电台的运行情况，回报状态，所述状态包括电池容量，信号强度。
优选地，所述解析步骤包括：
中文解析步骤：根据中文字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
ASCII解析步骤：根据ASCII字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
XML解析步骤：根据XML文件的规划，解析器涵盖的内容，XML文件的内容同时符合SCA规范；
AT解析步骤：通过对AT指令字串的解析，获取下达的操作指令和参数。
优选地，所述可运行程序的开发是使用微软开发MFC框架，C/C++开发语言。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、能够更快速的根据波形需求开发相应的人机交互界面。
2、能够更方便的调试人机交互界面的功能，用模拟的方式定位，解决硬件设备开发调试问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的系统连接示意图；
图2为本发明的设备模块关系示意图；
图3为本发明的功能布局示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提出一种基于C/C++语言的模拟系统，在电脑端完成使用模块化、松耦合的方式，通过XML标记语言来规划整个电台界面的布局和功能。以UPD以太网作为调试手段，通过交叉编译的工具使程序在设备上运行，实现已设计的人机交互功能。其中C/C++语言具有较好的移植性，无论电台使用Linux、vxWorks、FreeRTOS等操作系统都可以编译和运行C/C++程序。MFC框架设计中的按钮CButton和消息机制可以模拟软件无线电台的控制输入，通过MFC中DCD模拟电台中点阵式显示屏的输出显示。
借鉴SCA规范中定义的PRF文件，通过XML标记语言定义通信波形的配置参数，电台的配置参数。在波形加载后，通过调用对应的PRF文件，重新规划界面的布局和功能。
本发明适用于SCA软件无线电设备界面开发，设备连接关系如图1，其中电脑用于模拟开发和调试，电台作为被调试设备和最终程序运行设备。通过以太网连接电台与电台设备，支持模拟界面和电台的通信的在线调试。电脑端有更多的调试工具，方便软件无线电界面的开发者进行界面，功能开发。
使用微软的MFC框架创建C/C++语言的对话框，根据电台的实际分辨率(如256X128像素)创建DCD的显示区域用于模拟电台液晶点阵的显示，提供显示输出接口(SetPixel接口)。根据电台按键的个数和用途，在对话框中使用CButton控件创建对应的按钮结合MFC消息框架模拟电台的按键输入，并在消息的响应接口中实现所设计的功能，例如通道选择，波形选择，波形加载，参数配置功能等)。模块中的连接关系如图2所示，输入输出模块提供显示输出接口和按键输入接口，其中显示输出是根据电台的实际分辨率创建显示区域，以模拟电台液晶点阵显示，按键输入时根据电台按键创建按钮，以模拟电台的按键输入；网络连接模块提供UPD网络连接接口，连接电脑和无线电台，以进行可运行程序的调试；人机交互模块根据电台的人机交互需要，创建通过显示输出接口显示内容的控件，创建响应按键输入接口改变显示内容的控件；解析模块使用文件读写接口，根据XML标记语言和SCA规范，解析每个波形和电台的属性文件；电台管理模块根据电台的设计要求和波形参数，设定AT指令对电台进行配置管理；波形管理模块配置电台中能够装载的波形，并且对波形加载运行情况进行管理，例如管理波形的加载卸载，运行停止；波形参数管理模块根据不同波形配置波形参数，设定交互界面和交互信息，例如针对波形的一系列参数的配置查询进行管理，比如频率，功率等；状态回报模块根据电台的运行情况，回报状态，所述状态包括电池容量，信号强度。其中，字符解析的流程是通过GB232编码获取当前是哪个字符，然后在软件的字库数组中寻找这个字对应的点阵，类似于LED广告上面的灯显示字，中文字库是用来现实中文的，ASCII是用于显示英文和标点付好的，二者是相互独立，根据显示的字来选择对应的字库。解析模块中中文解析根据中文字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；ASCII解析根据ASCII字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；XML解析根据XML文件的规划，解析器涵盖的内容，XML文件的内容同时符合SCA规范，是用来指示人机交互界面上显示的内容，比如电台波形、波形数据等，以配置文件的形式展现；AT解析通过对AT指令字串的解析，获取下达的操作指令和参数，通过AT+FREQ这类字符串进行通信，来明确当前下达的命令，例如“AT+FREQ＝1000”为配置频率，“AT+FREQ？”为查询频率。
根据GB232中文字集通过中文点阵生产工具创建中文字库，同时通过ASCII字集的点阵生成ASCII字集库，并结合显示输出接口在DCD显示区域进行中英文字体的显示。根据电台的人机交互需要，创建多种常用控件，如按钮、输入框、状态栏、标题栏、菜单、进度条、窗体和消息框等。这些控件通过显示输出接口显示内容，响应按键输入控件改变显示状态，完成电台功能。模拟器的界面布局参考图3。
本发明使用C/C++语言的文件读写接口，根据XML标记语言的定义和SCA规范，解析每个波形和电台的PRF文件(属性文件)。这些文件包含电台的运行信息和波形的参数信息，比如电台通道数，时间，音量，电量情况，又比如波形当前的频率，功率，信号强度、网络参数等。针对这些信息，人机交互界面更改相应的控件布局，以及功能的重组。PRF文件定义如下：
Figure BDA0002299058650000051
Figure BDA0002299058650000061
根据电台的设计要求和波形参数，设计对应的AT指令用于参数的配置和状态的回报。通过这种标准化的接口，完成电台和波形的操作。参考的AT指令设计如下：
指令 用途
AT+WM＝<workmode>,AT+WM？ 设置和查询当前工作模式
AT+TM＝<transmode>,AT+TM？ 设置和查询传输模式
AT+FREQ＝<freq>,AT+FREQ？ 设置和查询波形运行的中心频率
AT+SPEED＝<speed>,AT+SPEED？ 设置和查询波形运行的速率
AT+BW＝<bandwidth>,AT+BW？ 设置和查询波形运行的带宽
AT+LID＝<localid>,AT+LID？ 设置和查询网络ID
AT+LPORT＝<localport>,AT+LPORT？ 设置和查询网络端口
AT+RSSI？ 查询当前设备的信号强度
AT+BAT？ 查询当前电池的容量
AT+VOL＝<vol>,AT+VOL？ 设置和查询当前设备的音量
电台通过以太网口与电脑连接，在界面设计完成后，可以通过电脑的界面模拟器的操作验证功能上是否正确，显示是否符合设计要求。由于电脑上软件设计工具觉有更完备的调试手段(如Visual Studio集成开发环境)，所以可以首先通过该模拟器充分测试内存泄漏、极限操作等工作。
在人机交互软件功能调试和测试完毕后，移植电台提供的点阵屏显示驱动接口和键盘矩阵中断接口。根据电台的交叉编译环境，比如针对运行Linux操作系统ARM器件，可以使用arm-linux-gcc工具编译源代码后烧入固化到电台中，因为C/C++语言可以运行与多种硬件和操作系统中，所以模拟器验证后的程序，同样能用于电台中，并能稳定运行。
具体实施过程中，使用微软开发MFC框架，在电脑上模拟软件无线电台的运行环境，通过电脑和电台在输入输出上的共通性，使用C/C++语言模拟实现人机交互界面中的控件、电台运行显示、通信协议、波形参数配置等功能。电脑通过以太网接口与电台设备连接，使用UPD方式进行通信，以支持模拟界面和电台的通信，以此进行在线调试。功能调试完毕后，再通过交叉编的工具将程序运行在软件无线电台中固化，运行。例如开发双通道软件无线电台和SSB(单边带波形)。首先，搭建模拟器，完成所需的空间开发(如按钮、输入框、状态栏、标题栏和窗体等)。其次，完成所需的字库，SSB波形涉及的参数(如频率、功率、带宽、网络ID和网络端口等)，创建对应的ssb.prf.xml配置信息文件和radiostation.prf.xml电台信息文件。再次，使用以太网连接电脑和电台，通过以上开发功能在电脑端进行模拟操作和测试使用工具Visual Studio2012集成开发环境。
测试完毕后，通过移植电台的点阵屏显示接口和键盘中断相应接口，使用arm-linux-gcc工具进行编译，通过FTP工具烧入之电台的存储器中。电台上点运行后，会调用控件库、字体库、XML解析器等一系列模拟器上验证过的程序，在通过RPF的内容进行界面布局和功能的添加。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种SCA软件无线电台界面模拟系统，其特征在于，通过XML标记语言配置电台界面的布局和功能，形成可运行程序，以UPD以太网连接调试，通过交叉编译工具使得可运行程序在电台设备上运行。
2.根据权利要求1所述的SCA软件无线电台界面模拟系统，其特征在于，包括：
输入输出模块：提供显示输出接口和按键输入接口，其中显示输出是根据电台的实际分辨率创建显示区域，以模拟电台液晶点阵显示，按键输入时根据电台按键创建按钮，以模拟电台的按键输入；
网络连接模块：提供UPD网络连接接口，连接电脑和无线电台，以进行可运行程序的调试；
人机交互模块：根据电台的人机交互需要，创建通过显示输出接口显示内容的控件，创建响应按键输入接口改变显示内容的控件；
解析模块：使用文件读写接口，根据XML标记语言和SCA规范，解析每个波形和电台的属性文件。
3.根据权利要求1所述的SCA软件无线电台界面模拟系统，其特征在于，还包括：
电台管理模块：根据电台的设计要求和波形参数，设定AT指令对电台进行配置管理；
波形管理模块：配置电台中能够装载的波形，并且对波形加载运行情况进行管理；
波形参数管理模块：根据不同波形配置波形参数，设定交互界面和交互信息；
状态回报模块：根据电台的运行情况，回报状态，所述状态包括电池容量，信号强度。
4.根据权利要求2所述的SCA软件无线电台界面模拟系统，其特征在于，所述解析模块包括：
中文解析模块：根据中文字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
ASCII解析模块：根据ASCII字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
XML解析模块：根据XML文件的规划，解析器涵盖的内容，XML文件的内容同时符合SCA规范；
AT解析模块：通过对AT指令字串的解析，获取下达的操作指令和参数。
5.根据权利要求1所述的SCA软件无线电台界面模拟系统，其特征在于，所述可运行程序的开发是使用微软开发MFC框架，C/C++开发语言。
6.一种SCA软件无线电台界面模拟方法，其特征在于，通过XML标记语言配置电台界面的布局和功能，形成可运行程序，以UPD以太网连接调试，通过交叉编译工具使得可运行程序在电台设备上运行。
7.根据权利要求6所述的SCA软件无线电台界面模拟方法，其特征在于，包括：
输入输出步骤：提供显示输出接口和按键输入接口，其中显示输出是根据电台的实际分辨率创建显示区域，以模拟电台液晶点阵显示，按键输入时根据电台按键创建按钮，以模拟电台的按键输入；
网络连接步骤：提供UPD网络连接接口，连接电脑和无线电台，以进行可运行程序的调试；
人机交互步骤：根据电台的人机交互需要，创建通过显示输出接口显示内容的控件，创建响应按键输入接口改变显示内容的控件；
解析步骤：使用文件读写接口，根据XML标记语言和SCA规范，解析每个波形和电台的属性文件。
8.根据权利要求6所述的SCA软件无线电台界面模拟方法，其特征在于，还包括：
电台管理步骤：根据电台的设计要求和波形参数，设定AT指令对电台进行配置管理；
波形管理步骤：配置电台中能够装载的波形，并且对波形加载运行情况进行管理；
波形参数管理步骤：根据不同波形配置波形参数，设定交互界面和交互信息；
状态回报步骤：根据电台的运行情况，回报状态，所述状态包括电池容量，信号强度。
9.根据权利要求7所述的SCA软件无线电台界面模拟方法，其特征在于，所述解析步骤包括：
中文解析步骤：根据中文字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
ASCII解析步骤：根据ASCII字集，查询对应的点阵数据，用于界面显示；
XML解析步骤：根据XML文件的规划，解析器涵盖的内容，XML文件的内容同时符合SCA规范；
AT解析步骤：通过对AT指令字串的解析，获取下达的操作指令和参数。
10.根据权利要求6所述的SCA软件无线电台界面模拟方法，其特征在于，所述可运行程序的开发是使用微软开发MFC框架，C/C++开发语言。
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