基于嵌入式系统的实时控制模块设计与实现

摘要 提出一个使用C51单片机的嵌入式系统在通信测试仪器中实现实时控制功能的案例，给出了硬件及软件设计方案，并指出了设计中需注意的问题。该设计成功地应用于某通信测试仪器中，较好地实现了预期的目标。
关键词 嵌入式系统；实时控制；通信测试仪器

随着现代通信技术的发展，通信测试仪器不断推陈出新。各种新型设备对系统的实时响应能力的要求越来越高，一种通信测试仪器的实时响应性能，就成为系统设计能否成功的关键因素之一。笔者曾在多个通信测试仪器项目中，成功地应用ARM处理器、C51单片机等为主控芯片的嵌入式系统，实现了对仪器相关模块的实时控制功能。因此提出一种在某通信测试仪器中使用C51单片机来实现实时控制的设计方案。

1 硬件设计与实现
1．1 总体方案设计
在该通信测试仪器中，实时控制模块主要实现对射频接收频综、射频发生频综、滤波器组件、射频输入模块、射频输出模块等实时控制作用。对射频检波信号进行A／D转换以获取数据。与上位计算机进行通信等功能。
根据待实现的系统功能要求，综合考虑系统资源，及芯片性价比等因素，确定采用以C51单片机为主控芯片的嵌入式系统方案，芯片为Silicon Labs的C8051F120，具有128 kB片内Flash存储器、8×1 024+256 Byte的片内RAM，可寻址64 kB地址空间的外部数据存储器接口、SPI、UART、定时器、时钟振荡器、PLL等，片上外设资源丰富、控制方便。
系统资源分配：射频接收、发射频综模块，内含DDS，PLL等，外部控制接口是微控制接口，因此直接用单片机的地址、数据、控制三总线实施控制。滤波组件、射频输入／输出模块等的工作状态与接口上信号电平高低有关，因此用GPIO的方式进行控制。A／D转换控制使用串行外围设备接口SPI。与上位机的通信使用RS-232串口。总体设计框图如图1所示。