基于ARM的分布式干扰机控制单元设计

目前常见的干扰机一般都采用上位机作为控制单元，优点是接口和整个单元开发均较为方便，但缺点是无法脱离计算机独立工作。本文采用ARM及大尺寸触摸屏作为平台开发的分布式干扰机控制单元，ARM与干扰机可集成为一体，具有携带方便、稳定性高、成本低、功耗小、可移植性好等优点。

设计的分布式干扰机由两套干扰机构成，实现对雷达的分布式协同相干和非相干干扰。两套干扰机在软硬件上均采用相同的设计，其组成结构如图1所示。

1 系统硬件设计

1.1 硬件平台的选择

如图1中，ARM控制单元所用平台为友善之臂公司推出的Miero2440开发板，特点如下：

(1)采用Samsung S3C2440为微处理器，主频400 MHz，并采用专业稳定的CPU内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。

(2)支持Thumb/ARM双指令集，能很好地兼容8位/16位器件，大量使用寄存器，寻址方式灵活简单、指令执行速度更快、效率更高。

(3)是第一款统一采用支持EABI标准交叉编译器的开发板(EABI是ARM结构下的一个编译规范和标准，而只有符合EABI标准的编译工具编译出来的目标文件才是互相融合的，这对于后期开发程序进行交叉编译以及移植尤为重要)，而其他同类开发板仍在使用拼凑的各个版本的编译器，会导致开发效率不高，可移植性不好。

(4)拥有4个通过USB HUB芯片扩展的USBHost以及1个USB Slave。其中4个USB Host接口和普通PC的USB接口相同，可以接常见的USB外设，这对于开发过程中需要暂时外接键盘鼠标进行系统测试提供了便利;而USB Slave的主要作用是下载Linux内核至开发板中，以及系统一但崩溃可通过其进行快速恢复。

综上所述，Micro2440是一款实用的ARM9开发板，系统稳定性好、主频高、运行速度快，可减少软件开发时间，外围设备资源丰富，从而降低系统的复杂度、减少系统成本。所以最终选择Micro2440作为系统的硬件平台。

1.2 SPI驱动的开发

设备驱动是操作系统的一部分，一般情况下操作系统并未给各种类型的硬件提供设备驱动程序，而操作系统在无设备驱动的支持下无法正常控制硬件。所以要结合系统具体的硬件情况开发设备驱动。

Micro2440的SPI接口可以进行串行数据传输，它包含SPIO和SPI1两个SPI接口，每个接口分别有两个8位数据移位器用于数据的接收和发送，数据同时进行发送和接收。SPI驱动的添加通过编译内核实现，它与内核一同启动。SPI驱动在被加载时，先调用init_module()，该入口点函数用来初始化设备驱动程序，其一个重要功能是往内核中注册此设备，完成注册则需要调用register_chrdev()。

该设备成功注册后，会得到自定义的次设备号以及系统为之分配好的主设备号，其中，主设备号用来反映设备类型，次设备号则用于区分同类型的设备，同时和文件系统建立联系。嵌入式设备驱动程序在卸载时，要回收系统相应资源，这里调用unregister_chrdev()来复位设备的相应寄存器，同时从内核中注销此设备。而系统调用就是对相应设备进行操作，如调用open、read、write以及ioctl等，以供用户应用程序使用。图2描述了嵌入式设备SPI驱动程序在内核中的注册、卸载与系统调用的全过程。

一般SPI驱动可分为：设备的注册与注销、打开与释放、读写、控制以及中断和轮询处理等一系列操作。基本的SPI驱动主要操作是一个内核数据结构file_operations，通过该结构为文件系统提供入口点函数，即访问设备驱动程序的函数，该结构在文件中被定义，里面包含了一组函数指针成员，该结构每个成员的名字都与一个系统调用相对应。字符设备可用文件系统节点进行访问，如/dev/fps200。file_operations用于在设备号与设备驱动之间建立连接，它的结构中的每一个成员即函数指针都须指向设备驱动中具有特定功能的函数，若不支持该操作，可将其设置为NULL。

1.3 RS232接口设计

S3C2440集成了3个串口UART0、1、2，文中用到的是UART0。UART0作为标准串口通信，与主机相连用于系统调试、超级终端控制和文件收发。图3为S3C2440与RS232信号连接图，其中MAX3232SOP作为串口UART0使用。

1.4 SD卡接口电路设计

SD卡有两种总线模式，即SD模式和SPI模式。SD模式采用4根数据线传输数据，数据传输快，但协议相对复杂。SPI模式采用1根数据线传输数据，传输速度相对较慢，但传输协议与操作简单。系统采用SD模式进行数据传输。SD模式下，SD卡的9个引脚分别是命令、时钟、3个电源以及4个数据输入输出引脚。SD卡通过卡座与主控制器相连，由于S3C24 40提供了专用的多媒体卡接口，简化了SD卡与S3C2440的硬件连接。具体的信号连接图如图4所示。

2 Qt界面设计

在Qt3.3.8版本下，根据分布式干扰机的功能需求，以及ARM开发板触摸屏的尺寸综合进行设计。考虑到显示屏大小的限制，以及各功能模块的区分，设计了转发控制、显示控制和调相控制3个选项卡，每个选项卡中的编辑项与显示项相互独立。其中转发控制选项卡中主要是ARM控制系统对分布式干扰机的配置参数，如图5所示。显示控制则主要用于显示干扰机测量或计算出的内容，调相控制是对多个假目标角度的配置，这里只截取了转发控制选项卡的界面截图。而对于加密方案配置项，一直需要显示的主机号项，以及随时可能操作的设置及退出按钮，独立于3个选项卡之外，会始终显示在界面上。

上一页 1 2 3 下一页