基于ARM的毫米波天線自動對準平臺系統設計

　　2. 1 ARM 處理器簡介

　　ARM 的32 位體系結構被公認為業界領先的32 位嵌人式RISC 處理器結構。LPC2294 是飛利浦公司生產的32 位ARM7TDMI S 微處理器，具有低功耗、低價格、高性能的特點。

　　2. 2 系統硬件結構設計

　　平臺控制板的ARM 處理器采用LPC2294，其驅動電路由SGS 公司推出的L297 和L298 集成芯片組合而成，驅動電路原理圖如圖3 所示。平臺控制板還通過串口與磁羅盤和GPS 相連，用于采集所需的數據信息。

　　顯示控制單元仍然采用ARM 芯片LPC2294，它同時與鍵盤和液晶顯示器相連，見圖2。鍵盤用來輸入己方和對方的坐標以及對平臺系統控制命令的輸入，液晶顯示屏可顯示站點坐標、電平信號強度和平臺工作狀態等，從而構造一個友好的人機交互界面。顯示控制單元通過50 m 的電纜與平臺系統相連，通過CAN 接口與平臺控制板通信，當用戶完成設置時通過CAN 接口將設置信息發送到平臺控制器，同時顯示控制單元還作為整套毫米波設備的基帶控制單元的處理中心。

圖3 步進電機控制驅動器原理圖

　　3 軟件設計

　　由于系統功能復雜，為了增加程序功能，減少死機或者程序跑飛等情況，故考慮將uC/ OS-Ⅱ嵌人式實時多任務操作系統作為應用軟件平臺，把各個系統功能劃分為不同的任務。由操作系統來完成任務的調度以及任務之間的同步和通信，用中斷來處理實時性要求強的異步事件。

　　3. 1 uC/ OS-Ⅱ的移植

　　uC/ OS-Ⅱ是一種可移植、可固化、可裁剪及可剝奪的實時多任務內核( RTOS)， 其絕大部分源碼是用ANSI 的C 語言編寫，可以方便地移植并支持多種類型的處理器。uC/ OS-Ⅱ的硬實時性以及低成本、易控制、小規模、高性能的特性，使其能滿足工業中小型控制對可靠性、實時性以及多任務處理的要求。

　　編寫應用軟件首先要移植uC/ OS-Ⅱ，移植對處理器有一定的要求。本設計采用的LPC2294 處理器以及開發工具ADS 1. 2 完全滿足移植要求，可以進行移植。關于uC/ OS-Ⅱ移植的參考資料比較多，本文不再做詳細討論。

　　3. 2 任務的劃分與優先級的確定

　　uC/ OS-Ⅱ屬于搶占式實時操作系統，總是會使處于就緒狀態中優先級最高的任務運行。它不支持時間片輪轉調度，所以必須將系統功能合理分解為不同優先級的任務。任務的優先級由任務的重要性和實時性要求程度決定。劃分系統任務的時候，還要考慮到低優先級的任務能有機會得到運行，否則系統將難以正常工作。因此建立六個任務進行調度，任務之間的通信方式及流程如圖4 所示，分別如下:

　　TaskMotorCt l：任務0，作為程序的主任務，實現初始化和電機控制功能；TaskCal：任務1，在電機轉動過程中實時計算轉動角度等相關參數；TaskPortScan：任務2，端口掃描任務，實現限位開關端口電平的監控功能；TaskU ART0Recv：任務3，串口0 磁羅盤數據的接收處理任務；TaskU ART 1Recv：任務4，串口1GPS 數據的接收處理任務；TaskCAN：任務5，CAN 接口數據收發處理。

圖4 任務之間關系及通信方式