王屹煒++王旭東

摘 要 介紹GPIB接口專用芯片TNT4882，利用STM32作為控制芯片完成便攜式電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在介紹了整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之后，著重描述了控制單元的軟硬件部分，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)具備網(wǎng)絡(luò)通信與GPIB通信能力的控制單元。

【關(guān)鍵詞】TNT4882 GPIB STM32

進(jìn)入21世紀(jì)以來，信息變得越來越重要，人們希望能夠隨時(shí)隨地保持自己與外部的聯(lián)系。航空公司為了滿足人們這種需求，希望能夠讓乘客在飛機(jī)上使用便攜式電子設(shè)備（PED），根據(jù)民航局的規(guī)定，所有的民用客機(jī)在允許乘客使用PED之前都需要測(cè)試機(jī)載電子設(shè)備的電磁抗干擾性，在民航客機(jī)上的大量多頻段通信和導(dǎo)航系統(tǒng)接收天線是一個(gè)重要的電磁耦合通道。為了解決這個(gè)問題，就需要一套基于混響技術(shù)的民航便攜式電子設(shè)備電磁干擾耦合特性的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括混響單元，發(fā)射單元，接收單元和控制單元四個(gè)部分，本文著重介紹控制單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

便攜式測(cè)試設(shè)備的原理框圖1所示，其中控制單元需要控制發(fā)射單元產(chǎn)生不同頻帶的射頻信號(hào)，輸出PWM脈沖信號(hào)來控制混響單元的場(chǎng)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)從而模擬PED的位置、天線的極化特性和艙室環(huán)境等諸多影響因素的變化。接收部分通過控制單元選取合適的濾波器通道，從而保證測(cè)試的準(zhǔn)確性。在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中，控制單元部分需要從上位機(jī)接收指令，然后解析指令并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制其他各個(gè)單元正常工作，同時(shí)將工作狀態(tài)反饋給上位機(jī)部分。

2 控制單元系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中控制單元的功能主要?jiǎng)澐殖赏ㄐ藕涂刂苾刹糠?，在通信方面，希望使用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個(gè)測(cè)試儀器連接到一個(gè)總線上進(jìn)行控制，因此選取了GPIB接口以及網(wǎng)絡(luò)接口，整體的控制單元部分如圖2所示。

其中GPIB是目前主流的儀器通信接口，有著高速，可靠，易控制等有點(diǎn)，其高速傳輸模式可以達(dá)到8Mbyte/s，在多儀器聯(lián)網(wǎng)方面，總線就能夠?qū)γ總€(gè)GPIB接口分別進(jìn)行聽說的操作。

TNT4882芯片是NI公司推出的一款集成芯片，該款芯片能夠完成GPIB總線中的聽和說的功能，該集成芯片內(nèi)部集成了高速傳輸電路Turbo488以及IEEE488.2的兼容電路NAT4882。為了得到更快的傳輸速率，在TNT4882芯片的內(nèi)部電路包含了一個(gè)先進(jìn)先出的緩存區(qū)，從而能夠?qū)嵤〩S488高速傳輸方式，同時(shí)在TNT4882內(nèi)部包含16個(gè)可以直接連接到GPIB總線上的增強(qiáng)型傳收發(fā)器，其靈活的CPU接口使其能夠方便的與16位或者8位地址的微處理器芯片相連接。

3 硬件模塊

硬件模塊主要由STM32，TNT4882，以及PHY部分組成，其原理圖如圖3所示。從圖中可以看出STM32F4做為MCU，其通過TNT4882芯片接收上位機(jī)從GPIB總線上發(fā)來的數(shù)據(jù)，通過PHY模塊接收上位通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

對(duì)于GPIB部分，由于芯片內(nèi)部帶有收發(fā)器，因此其能夠直接和COU相連接而不需要外部分其他元件，在本方案中，我門選擇使用STM32F4的PF7～PF0連接到TNT4882的D7～D0上，只使用了數(shù)據(jù)位的低8位。

4 軟件模塊

軟件部分的設(shè)計(jì)思路是在主函數(shù)中完成對(duì)于TNT4882芯片的初始化，然后進(jìn)入中斷等待狀態(tài)，當(dāng)上位機(jī)通過GPIB總線往板卡發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，在中斷處理程序中解析指令，完成控制操作，軟件部分主要分為幾個(gè)部分：

4.1 完成底層對(duì)于TNT4882寄存器讀寫的控制函數(shù)

由于對(duì)于TNT4882的操作都是基于對(duì)其內(nèi)部寄存器的讀寫來實(shí)現(xiàn)的，因此在完成其他的配置之前，首先需要完成對(duì)于其內(nèi)部寄存器讀寫功能的實(shí)現(xiàn)，這里需要注意的是WR，RD的時(shí)序。

4.2 完成對(duì)于TNT4882的初始化配置

在完成了寄存器讀寫的基礎(chǔ)上，剩下的就是完成CPU芯片的初始化以及TNT4882芯片的初始化，這里主要講一下TNT4882芯片的初始化配置。

（1）復(fù)位TNT4882中的Turbo488電路。

（2）將TNT4882芯片配置到Turbo+7210模式，然后將其配置到單芯片模式，注意這里不能直接配置到單芯片模式。

（3）將Local Power –On信號(hào)配置為有效。

（4）配置TNT4882，為GPIB操作做準(zhǔn)備。

（5）清除Local Power –On信號(hào)，開始等待中斷信號(hào)的到來。

5 結(jié)尾

本文設(shè)計(jì)的電磁干擾耦合特性測(cè)試設(shè)備能夠完成對(duì)于機(jī)載天線的電磁抗干擾性進(jìn)行測(cè)試，其中控制單元完成了GPIB與網(wǎng)絡(luò)通信以及對(duì)其他單元的控制功能，該部分代碼采用中斷方式編寫，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，可移植性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]許誠晰，吳啟滿，楊小雪.GPIB 接口控制器的研究[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2007（05）.

[2]馮文武，張明志，李樹明.GPIB 接口芯片TNT4882開發(fā)及應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2012（07）.

作者簡(jiǎn)介

王屹煒，男，南京航空航天大學(xué)碩士在讀。主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)、圖像處理技術(shù)。

作者單位

南京航空航天大學(xué) 江蘇省南京市 211100