一种超高频测距仪控制系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超高频测距仪控制系统及其实现方法。系统电路包括Cortex‑A9 ARM主控芯片、电容触摸屏、网卡芯片、FRAM存储器、4*4矩阵键盘和3.3V纽扣电池；通过对系统电路进行全部重新设计，硬件电路体积小，重量轻，功能强大，抗干扰能力强，软件设计构建了Linux操作系统，工业级4核CPU的1GHz主频使得系统响应时间短，稳定性高，功能扩展更加容易，从而满足测距设备伏尔台的需求。该超高频测距仪控制系统研制成功后，使得生产成本缩减为原来的二分之一，功能更加完善，易于调试、生产和维修，取得了较好的技术效益和经济效益。该新型超高频测距仪控制系统工作稳定，性能可靠。

Ultra high frequency range finder control system and implementation method thereof

The invention discloses a control system of an ultra high frequency range finder and a method for realizing the same. Cortex A9 system circuit comprises a ARM main control chip, capacitive touch screen, chip card, FRAM memory, 4*4 matrix keyboard and 3.3V button battery; through all the re design of the system hardware circuit, small volume, light weight, strong function, strong anti-interference ability, software design and construct the Linux operating system, industrial 4 core CPU 1GHz frequency makes the system has a short response time, high stability, easy function expansion, so as to meet the needs of Taiwan Voltaire ranging equipment. The ultra high frequency laser rangefinder control system was successfully developed, the production cost is reduced to 1/2, more perfect function, easy to debug, production and maintenance, achieved good technical and economic benefit. The control system of this new ultra high frequency range finder works stably and has reliable performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于DME地面设备的导航技术，特别涉及一种超高频测距仪控制系统及其实现方法。
技术介绍
传统的超高频测距仪控制系统的控制电路通常采用DSP+FPGA架构，对外只有RS232串口和GPIO通信，软件全部是裸机代码，功能扩展困难；人机界面只有一块5.7寸液晶屏和控制按键，极大地限制了产品的二次开发和功能定制。鉴于现产品设计的不足，系统响应时间长、成本高、工作不稳定、性能不可靠，不能满足日益苛刻的性能指标的需求，同时存在不能小型化的问题；如何解决这个问题就成为了本领域的技术人员所要研究和解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，即针对现有产品成本高、体积大、系统响应时间长、与遥控器等客户端模块接口不一致等问题，特别提供一种新型超高频测距仪控制系统及实现方法。该测距仪工作于L波段，频率范围962～1213MHz，与机载设备一起为飞行器提供其与地面台之间的斜距信息。测距仪地面台可与仪表着陆系统（ILS）联合使用，为飞行器提供着陆时的斜距信息，也可与全向信标（DVOR）联合使用，为飞行器提供航路上的距离信息。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案是：一种超高频测距仪控制系统，其特征在于：所述系统电路包括Cortex-A9ARM主控芯片、电容触摸屏、网卡芯片、FRAM存储器、4*4矩阵键盘和3.3V纽扣电池；所述的Cortex-A9ARM主控芯片的MAC口与网卡芯片连接，网卡芯片分别连接时钟源和状态灯，网卡芯片又与网络隔离变压器相连，网络隔离变压器通过RJ45连接以太网；Cortex-A9ARM主控芯的UART口与GPS连接，Cortex-A9ARM主控芯的LVDS口与电容触摸屏连接，Cortex-A9ARM主控芯片的IIC口与FRAM存储器连接，Cortex-A9ARM主控芯片的GPIO口与4*4矩阵键盘连接，Cortex-A9ARM主控芯片的RTC口连接3.3V纽扣电池，Cortex-A9ARM主控芯片的CAN口通过CAN总线连接监测器、接收机和发射机。本专利技术所述系统采用NXP芯片i.MX6Q硬件平台，构建嵌入式Linux操作系统；软件使用Linux操作系统下的CodeBlocks软件交叉编译模式进行开发；控制软件由应用程序、文件系统、内核程序、启动程序四层组成，其逻辑控制有以下步骤：（一）、系统上电，加载启动程序；（二）、启动内核；（三）、加载文件系统；（四）、应用程序按照提前写在系统目录/etc/init.d/下的rc.local文件中的Shell脚本命令运行，分别进入服务器进程、系统控制程序进程和AD采集转换进程；（五）、进入服务器进程后，分别进入服务器接收和发送线程；进入系统控制程序进程后分别进入CAN收发线程、串口收发线程、网口收发线程和IO控制线程；进入AD采集转换进程后分别进入AD采样和处理线程。本专利技术所产生的有益效果是：通过对系统电路进行全部重新设计，硬件电路体积小，重量轻，功能强大，抗干扰能力强，软件设计构建了Linux操作系统，工业级4核CPU的1GHz主频使得系统响应时间短，稳定性高，功能扩展更加容易，从而满足测距设备伏尔台的需求。该超高频测距仪控制系统研制成功后，使得生产成本缩减为原来的二分之一，功能更加完善，易于调试、生产和维修，取得了较好的技术效益和经济效益。该新型超高频测距仪控制系统工作稳定，性能可靠。附图说明图1为本专利技术的系统连接框图；图2为本专利技术的逻辑控制总流程图；图3为图2中服务器接收和发送线程的流程图；图4为图2中CAN收发线程的流程图；图5为图2中串口收发线程的流程图；图6为图2中网口收发线程的流程图；图7为图2中IO控制线程的流程图；图8为图2中AD采样和处理线程流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本系统电路包括Cortex-A9ARM主控芯片、电容触摸屏、网卡芯片、FRAM存储器、4*4矩阵键盘和3.3V纽扣电池；Cortex-A9ARM主控芯片的MAC口与网卡芯片连接，网卡芯片分别连接时钟源和状态灯，网卡芯片又与网络隔离变压器相连，网络隔离变压器通过RJ45连接以太网；Cortex-A9ARM主控芯的UART口与GPS连接，Cortex-A9ARM主控芯的LVDS口与电容触摸屏连接，Cortex-A9ARM主控芯片的IIC口与FRAM存储器连接，Cortex-A9ARM主控芯片的GPIO口与4*4矩阵键盘连接，Cortex-A9ARM主控芯片的RTC口连接3.3V纽扣电池，Cortex-A9ARM主控芯片的CAN口通过CAN总线连接监测器、接收机和发射机。本系统电路包括Cortex-A9ARM控制芯片、宽温型10.1寸电容触摸屏（LVDS接口）、2GBDDR3内存，256MBNandFlash存储器、1个GPS通信串口（可以接收GPS模组发送来的NEMA0183报文）、1个调试串口（用于打印信息和输入调试命令行）、IIC设备接口（通过I2C设备接口进行I/O扩展）、SPI设备接口FRAM（掉电不丢失的FRAM存储器可以用来存储数据和参数）、CAN总线通信接口（与监测器、接收机、发射机通信）、10/100Mbps以太网通信接口（与维护软件和遥控器进行通信）、4*4矩阵按键控制电路、64个GPIO口（32路开关量的输入和32路开关量的输出）。如图2所示，本系统采用NXP芯片i.MX6Q硬件平台，构建嵌入式Linux操作系统；软件使用Linux操作系统下的CodeBlocks软件交叉编译模式进行开发；控制软件由应用程序、文件系统、内核程序、启动程序四层组成，其逻辑控制有以下步骤：（一）、系统上电，加载启动程序；（二）、启动内核；（三）、加载文件系统；（四）、应用程序按照提前写在系统目录/etc/init.d/下的rc.local文件中的Shell脚本命令运行，分别进入服务器进程、系统控制程序进程和AD采集转换进程；（五）、进入服务器进程后，分别进入服务器接收和发送线程；进入系统控制程序进程后分别进入CAN收发线程、串口收发线程、网口收发线程和IO控制线程；进入AD采集转换进程后分别进入AD采样和处理线程。如图3所示，服务器接收线程执行以下步骤：先创建两个信号量，再创建两个共享内存，然后通过调用Socket()函数、Bind()函数、Listen()函数后，进入服务器的接收和发送线程，然后调用Close()函数关闭套接字，最后删除两个信号量。如图4所示，CAN收发线程执行以下步骤：首先读取和接收来自接收机、发射机、监测器的CAN数据并缓存，然后打包CAN数据帧头，转发CAN数据报文，写CAN发送数据包到缓存区并下发给接收机、发射机、监测器。如图5所示，串口收发线程执行以下步骤：串口接收来自GPS的数据，然后进行数据解析，并打包应答的报文，最后写串口发送数据包到缓存区并回传给GPS。如图6所示，网口收发线程执行以下步骤：首先创建共享内存，然后接收网口数据，并对数据进行处理，最后写网口发送数据包到缓存区并回传给客户端。如图7所示，IO控制线程执行以下步骤：首先加线程锁，然后通过靠IIC串行口扩展I/O的芯片PCA9555读取来自其他单元板的状态数据后，更新系统状态，最后开线程锁。如图8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高频测距仪控制系统，其特征在于：所述系统电路包括Cortex‑A9 ARM主控芯片、电容触摸屏、网卡芯片、FRAM存储器、4*4矩阵键盘和3.3V纽扣电池；所述的Cortex‑A9 ARM主控芯片的MAC口与网卡芯片连接，网卡芯片分别连接时钟源和状态灯，网卡芯片又与网络隔离变压器相连，网络隔离变压器通过RJ45连接以太网；Cortex‑A9 ARM主控芯的UART 口与GPS连接，Cortex‑A9 ARM主控芯的LVDS口与电容触摸屏连接，Cortex‑A9 ARM主控芯片的IIC口与FRAM存储器连接，Cortex‑A9 ARM主控芯片的GPIO口与4*4矩阵键盘连接，Cortex‑A9 ARM主控芯片的RTC口连接3.3V纽扣电池，Cortex‑A9 ARM主控芯片的CAN口通过CAN总线连接监测器、接收机和发射机。

【技术特征摘要】
1.一种超高频测距仪控制系统，其特征在于：所述系统电路包括Cortex-A9ARM主控芯片、电容触摸屏、网卡芯片、FRAM存储器、4*4矩阵键盘和3.3V纽扣电池；所述的Cortex-A9ARM主控芯片的MAC口与网卡芯片连接，网卡芯片分别连接时钟源和状态灯，网卡芯片又与网络隔离变压器相连，网络隔离变压器通过RJ45连接以太网；Cortex-A9ARM主控芯的UART口与GPS连接，Cortex-A9ARM主控芯的LVDS口与电容触摸屏连接，Cortex-A9ARM主控芯片的IIC口与FRAM存储器连接，Cortex-A9ARM主控芯片的GPIO口与4*4矩阵键盘连接，Cortex-A9ARM主控芯片的RTC口连接3.3V纽扣电池，Cortex-A9ARM主控芯片的CAN口通过CAN总线连接监测器、接收机和发射机。2.一种如权利要求1所述的超高频测距仪控制系统的实现方法，其特征在于：所述系统采用NXP芯片i.MX6Q硬件平台，构建嵌入式Linux操作系统；软件使用Linux操作系统下的CodeBlocks软件交叉编译模式进行开发；控制软件由应用程序、文件系统、内核程序、启动程序四层组成，其逻辑控制有以下步骤：（一）、系统上电，加载启动程序；（二）、启动内核；（三）、加载文件系统；（四）、应用程序按照提前写在系统目录/etc/init.d/下的rc.local文件中的Shell脚本命令运行，分别进入服务器进程、系统控制程序进程和AD采集转换进程；（五）、进入服务...

【专利技术属性】
技术研发人员：付建宽，吉振宇，刘翔宇，张译方，
申请(专利权)人：天津七六四通信导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12