基于嵌入式系統(tǒng)的實時控制模塊設(shè)計與實現(xiàn)

摘要 提出一個使用C51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)在通信測試儀器中實現(xiàn)實時控制功能的案例，給出了硬件及軟件設(shè)計方案，并指出了設(shè)計中需注意的問題。該設(shè)計成功地應(yīng)用于某通信測試儀器中，較好地實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng)；實時控制；通信測試儀器

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，通信測試儀器不斷推陳出新。各種新型設(shè)備對系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力的要求越來越高，一種通信測試儀器的實時響應(yīng)性能，就成為系統(tǒng)設(shè)計能否成功的關(guān)鍵因素之一。筆者曾在多個通信測試儀器項目中，成功地應(yīng)用ARM處理器、C51單片機(jī)等為主控芯片的嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)了對儀器相關(guān)模塊的實時控制功能。因此提出一種在某通信測試儀器中使用C51單片機(jī)來實現(xiàn)實時控制的設(shè)計方案。

1 硬件設(shè)計與實現(xiàn)
1．1 總體方案設(shè)計
在該通信測試儀器中，實時控制模塊主要實現(xiàn)對射頻接收頻綜、射頻發(fā)生頻綜、濾波器組件、射頻輸入模塊、射頻輸出模塊等實時控制作用。對射頻檢波信號進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換以獲取數(shù)據(jù)。與上位計算機(jī)進(jìn)行通信等功能。
根據(jù)待實現(xiàn)的系統(tǒng)功能要求，綜合考慮系統(tǒng)資源，及芯片性價比等因素，確定采用以C51單片機(jī)為主控芯片的嵌入式系統(tǒng)方案，芯片為Silicon Labs的C8051F120，具有128 kB片內(nèi)Flash存儲器、8×1 024+256 Byte的片內(nèi)RAM，可尋址64 kB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲器接口、SPI、UART、定時器、時鐘振蕩器、PLL等，片上外設(shè)資源豐富、控制方便。
系統(tǒng)資源分配：射頻接收、發(fā)射頻綜模塊，內(nèi)含DDS，PLL等，外部控制接口是微控制接口，因此直接用單片機(jī)的地址、數(shù)據(jù)、控制三總線實施控制。濾波組件、射頻輸入／輸出模塊等的工作狀態(tài)與接口上信號電平高低有關(guān)，因此用GPIO的方式進(jìn)行控制。A／D轉(zhuǎn)換控制使用串行外圍設(shè)備接口SPI。與上位機(jī)的通信使用RS-232串口?？傮w設(shè)計框圖如圖1所示。