楊立永，劉少強(qiáng)

（中國(guó)人民解放軍91336部隊(duì) 河北 秦皇島 066326）

基于單片機(jī)的雷達(dá)訓(xùn)練評(píng)估輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊立永，劉少強(qiáng)

（中國(guó)人民解放軍91336部隊(duì) 河北 秦皇島 066326）

文中設(shè)計(jì)了基于ATmega128單片機(jī)和智能顯示終端的雷達(dá)訓(xùn)練評(píng)估輔助系統(tǒng)，詳述了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。操作手點(diǎn)擊智能顯示終端中雷達(dá)裝備操作按鈕，單片機(jī)通過串口接收對(duì)應(yīng)按鈕的鍵碼，發(fā)送給嵌入式雷達(dá)訓(xùn)練系統(tǒng)，同時(shí)控制智能顯示終端顯示頁面翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)用于訓(xùn)練評(píng)估的雷達(dá)機(jī)柜操作信息采集。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，具有良好的人機(jī)交互方式。

ATmega128單片機(jī)；智能顯示終端；評(píng)估輔助系統(tǒng)；嵌入式雷達(dá)訓(xùn)練系統(tǒng)

隨著嵌入式仿真訓(xùn)練在軍事領(lǐng)域的研究與應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大，以及在模擬訓(xùn)練中具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，利用嵌入式雷達(dá)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開展復(fù)雜電磁環(huán)境訓(xùn)練已然成為趨勢(shì)，嵌入式雷達(dá)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用實(shí)裝注入模擬雷達(dá)視頻信號(hào)的技術(shù)方式開展訓(xùn)練，然而由于機(jī)柜操作信息難以實(shí)現(xiàn)信息化采集，并用于保障雷達(dá)訓(xùn)練評(píng)估，雷達(dá)訓(xùn)練評(píng)估輔助系統(tǒng)可以模擬機(jī)柜上所有操作信息，選擇操作后可將信息傳送至嵌入式雷達(dá)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，訓(xùn)練系統(tǒng)響應(yīng)操作輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)，為精確考核評(píng)估操作手水平提供信息來源。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組成如圖1所示，雷達(dá)評(píng)估輔助系統(tǒng)主要由智能顯示終端和單片機(jī)組成，從圖1中可知，數(shù)據(jù)通信部分主要利用串口通信，為減小電路的復(fù)雜性需要單片機(jī)具有兩個(gè)串口，作為人機(jī)交互界面的智能顯示終端，操作員可以選擇雷達(dá)型號(hào)進(jìn)入相應(yīng)機(jī)柜操作信息，單片機(jī)通過串口1中斷的通信方式接收智能顯示終端的操作指令，并將操作信息通過串口傳送給嵌入式雷達(dá)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中的訓(xùn)練評(píng)估模塊，用于評(píng)估模塊的信息采集，訓(xùn)練系統(tǒng)根據(jù)訓(xùn)練科目回送指令信息控制顯示終端的模式切換和界面翻轉(zhuǎn)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 ATmega128單片機(jī)

本設(shè)計(jì)的微控制器采用Atmel公司的ATmega128型單片機(jī)，它是一款基于AVR內(nèi)核的，采用RISC（Reduced Instruction Set Computers）結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)型低功耗CMOS 8位微控制器，它擁有優(yōu)化的消耗結(jié)構(gòu)，在功耗相對(duì)較少的情況下，可以進(jìn)行復(fù)雜的處理［5］。

優(yōu)越的RISC結(jié)構(gòu)使得單片機(jī)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成133條指令，數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，在工作于8 MHz時(shí)性能高達(dá)8MIPS［6］。具有與IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)兼容的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試，作為程序執(zhí)行代碼的存儲(chǔ)區(qū)，片上具有128 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash存儲(chǔ)器，寫/擦除周期的壽命高達(dá)10 000次。

2.2 智能顯示終端

智能顯示終端作為人機(jī)交互界面，采用的是北京迪文科技有限公司一款640×480分辨率、65 K彩色、5.6英寸的TFT屏幕的DMT64480T056_01WT型四線電阻式模擬觸摸屏［4］。智能顯示終端屏體部分主要由表面涂有一層透明導(dǎo)電層的有機(jī)玻璃，蓋上一層內(nèi)表面涂有透明導(dǎo)電層塑料層組成的多層復(fù)合薄膜，塑料層是通過外表面硬化處理光滑防刮的，導(dǎo)電層之間存在很多細(xì)小而且起到隔開絕緣作用的透明隔離點(diǎn)。智能顯示終端的正常工作電壓范圍為4.5～26 V，靈敏度為5 g，響應(yīng)速度為0.01 s［3］，符合考評(píng)及時(shí)性要求。

系統(tǒng)中使用的是智能顯示終端配置文件工作模式，在該模式下可以實(shí)現(xiàn)智能顯示終端根據(jù)配置文件自動(dòng)切換界面以及上傳觸控鍵碼。配置文件是由最多8 192條觸控指令組成的二進(jìn)制文件，每條觸控指令長(zhǎng)達(dá)16個(gè)字節(jié)，其定義如表1所示。觸控界面圖片可以通過專業(yè)圖形工具根據(jù)用戶需求和可操控性設(shè)計(jì)和制作的，其分辨率的選取應(yīng)依據(jù)屏幕分辨率而定，智能顯示終端裝訂界面圖片后，為每頁界面編制唯一的編號(hào)，在調(diào)試配置文件過程中只需對(duì)編號(hào)進(jìn)行操作。具體操作就是將預(yù)先設(shè)置好的觸控界面圖片和配置文件，依據(jù)界面的跳轉(zhuǎn)關(guān)系下載到智能顯示終端中。

表1 觸控界面配置指令定義Tab.1 Definition of touch interface configuration instructions

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 界面跳轉(zhuǎn)程序

設(shè)計(jì)中采用了觸控界面自動(dòng)跳轉(zhuǎn)與程序控制跳轉(zhuǎn)相結(jié)合的跳轉(zhuǎn)方式。由表1可知，只需在編寫配置指令時(shí)將Pic_Next的高字節(jié)置為0xFF就可以使界面不進(jìn)行自動(dòng)跳轉(zhuǎn)，而利用上位機(jī)由串口指令控制界面進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。圖2中，主控界面是狀態(tài)顯示和設(shè)置界面，狀態(tài)顯示有雷達(dá)型號(hào)狀態(tài)和雷達(dá)工作頻點(diǎn)狀態(tài)，設(shè)置有工作頻點(diǎn)選擇、變頻操作選擇。如果點(diǎn)擊選擇雷達(dá)型號(hào)，則上位機(jī)控制觸控界面跳轉(zhuǎn)到雷達(dá)型號(hào)列表界面，選中一個(gè)雷達(dá)型號(hào)后，觸屏自動(dòng)返回主控界面，并自動(dòng)將雷達(dá)工作頻點(diǎn)信息和變頻操作更新。

圖2 觸控界面跳轉(zhuǎn)關(guān)系圖Fig.2 Touch interface jump relations

在點(diǎn)擊任何參數(shù)設(shè)置按鍵時(shí)，串口顯示終端將返回指令，傳回按下按鍵的鍵碼信息，上位機(jī)通過對(duì)鍵碼的識(shí)別，得到相應(yīng)的設(shè)置信息，如果需要的話可以操作觸控界面進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在觸控按鍵編碼方面，將同一設(shè)置項(xiàng)目的多個(gè)界面（不同數(shù)值選中）上的按鍵進(jìn)行了同值同鍵碼處理，這樣簡(jiǎn)化了上位機(jī)的識(shí)別過程，同時(shí)也降低了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

3.2 串口收發(fā)程序

由智能顯示終端通過串口1傳回的數(shù)據(jù)包含有觸控鍵碼信息，其指令長(zhǎng)度為8 Byte，格式為：AA 78＜觸控鍵碼（2 Byte）＞CC 33 C3 3C，其中，AA為指令開始標(biāo)志，78表示觸控鍵碼返回指令，CC 33 C3 3C為指令結(jié)束標(biāo)志。控制觸屏界面跳轉(zhuǎn)的指令格式為：AA 70＜圖片編號(hào)＞CC 33 C3 3C，與觸控鍵碼返回指令相似，AA為指令開始標(biāo)志，CC 33 C3 3C為指令結(jié)束標(biāo)志，70表示觸控界面跳轉(zhuǎn)指令，圖片編號(hào)根據(jù)需要可取1 Byte或者2 Byte。按照指令格式的要求，可進(jìn)行觸控指令的收發(fā)。

圖3 串口1接收程序流程圖Fig.3 Frame of COM1 receive program

串口1接收程序流程如圖3所示，圖3中DUR1是單片機(jī)串口1的寄存器，用于接收串口信號(hào)，Receive是在程序中定義的數(shù)據(jù)寄存器，串口信號(hào)以Bit為單位傳來后由DUR1寄存器接收，并賦值給Receive數(shù)據(jù)寄存器，接下來將對(duì)接收內(nèi)容進(jìn)行判斷：如果接收內(nèi)容為指令開始標(biāo)志，將指令開始標(biāo)志位flag置為1，將指令數(shù)組Order的計(jì)數(shù)器j清零，然后將該數(shù)據(jù)存入指令數(shù)組；如果接收內(nèi)容不是指令開始標(biāo)志，則由當(dāng)前指令開始標(biāo)志位判斷是否屬于指令的內(nèi)容，如果flag為1則將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)寄存數(shù)組，然后將指令數(shù)組計(jì)數(shù)器j加1，并對(duì)j的值進(jìn)行判斷，如果j=8則說明8個(gè)字節(jié)的返回指令已經(jīng)接收完畢，將指令數(shù)組寄存器j和指令開始標(biāo)志位flag清零。

串口的發(fā)送程序較為簡(jiǎn)單，由鍵碼識(shí)別程序根據(jù)鍵碼及當(dāng)前操作信息，控制串口1發(fā)送程序發(fā)送相應(yīng)的觸控界面跳轉(zhuǎn)指令控制界面跳轉(zhuǎn)，同時(shí)控制串口0發(fā)送當(dāng)前訓(xùn)練操作人員操作信息。

3.3 鍵碼識(shí)別程序

鍵碼識(shí)別程序接收到指令數(shù)組以后，通過判斷Order［0］位是否為0xAA來確認(rèn)這是一個(gè)觸控鍵碼返回指令，而j=0是指令接收完畢的標(biāo)志，只有當(dāng)兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)才對(duì)該指令進(jìn)行處理。根據(jù)觸控鍵碼返回指令格式，只需通過對(duì)Order［3］的值進(jìn)行讀取就可以識(shí)別出返回的觸控鍵碼。按照返回的觸控鍵碼，單片機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制信息給型號(hào)選擇接口程序、界面切換接口程序、頻點(diǎn)切換接口程序、變頻操作接口程序，同時(shí)在需要的情況下發(fā)送跳轉(zhuǎn)指令至串口收發(fā)程序。在設(shè)計(jì)中雖然對(duì)觸控鍵碼進(jìn)行了同值同碼處理，將觸控鍵碼數(shù)量縮小到了最小值，但是觸控鍵碼仍然有一百多個(gè)。為了保證不重復(fù)發(fā)送跳轉(zhuǎn)指令，接收指令和控制信息后，將Order［0］位清零。

圖4 鍵碼識(shí)別程序流程圖Fig.4 Frame of key code identify program

4 結(jié)束語

文中設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)和智能顯示終端的雷達(dá)考評(píng)輔助系統(tǒng)，能夠?yàn)榍度胧嚼走_(dá)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)提供更為全面的操作信息，解決了訓(xùn)練系統(tǒng)評(píng)估模塊難以全面采集操作員操作信息的問題，為全面評(píng)估雷達(dá)操作手復(fù)雜電磁環(huán)境下操作水平和反應(yīng)能力提供信息保障。

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Design of radar training assessing-aided system based on microprocessor

YANG Li-yong，LIU Shao-qiang
（Unit 91336，Qinhuangdao 066326，China）

The radar training assessing-aided system based on ATmega128 MPU and Intelligent Display Terminal is designed in papar.The hardware and the software design of the system are introduced in detail.When the operation button of radar in the Intelligent Display Terminal is dropped by jockey，The key assignment information is received through the serial port by Microprocessor.At the same time，the Microprocessor sends to the Embeded Radar Training System，and controls Intelligent Display Terminal to overturn page.With a friendly human-computer interaction，the system is characterized by simple operation and realizes get radar operation information together in order to assess Training.

ATmega128 MPU；intelligent display terminal；assessing-aided system；embeded radar training system

TN409

A

1674－6236（2016）04-0179-03

2015-04-14 稿件編號(hào)：201504144

楊立永（1985—），男，天津薊縣人，碩士，助理工程師。研究方向：雷達(dá)仿真。