一种基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统

1.一种基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统，主要包括射频自动控制系统下位机控制单元模块和射频自动控制系统上位机控制单元模块，其特征在于：其中射频自动控制系统下位机控制单元模块包括电源模块电路、中央处理器TMS320F2808电路、射频同轴开关电路、模块地址选择电路和温度电路；其中电源模块直接给射频同轴开关电路供电，并通过降压后给中央处理器TMS320F2808电路、模块地址选择电路和温度电路供电，中央处理器TMS320F2808电路作为主控制器对射频同轴开关电路进行工作模式的控制；射频同轴开关电路由中央处理器TMS320F2808发出信号，负责控制射频同轴开关的通断；模块地址选择电路与中央处理器TMS320F2808电路相连，通过软件选择相应地模块；温度电路与中央处理器TMS320F2808电路相连，将监测的温度传送给上位机控制单元模块，整个下位机控制单元模块以TMS320F2808作为中央处理器，通过RS485通信模块与上位机进行通信，用来对射频同轴开关电路的控制进行监测；
上位机控制单元模块主要包括电源模块电路、中央处理器AT91F40816电路、通用接口总线GPIB电路、RS-232电路、蜂鸣器电路、地址选择器电路、日期电路、温度电路、EEPROM电路和键盘电路，其中电源模块通过降压后给中央处理器AT91F40816电路、蜂鸣器电路、地址选择器电路、日期电路、温度电路、EEPROM电路和键盘电路供电；中央处理器AT91F40816电路使用了该芯片的最小系统，通过程序用于控制其它电路；通用接口总线GPIB电路主要由NAT9914BPL、SN75ALS160、SN75ALS161构成GPIB通信接口，中央处理器AT91F40816电路通过对NAT9914BPL编程使其具备SCPI通信能力，中央处理器AT91F40816电路通过RS-232电路与LCD进行人机界面交互，实时显示系统状态；蜂鸣器电路主要对系统中出现的非法操作进行报警；地址选择器电路用于硬件设置GPIB地址；日期电路用于实时显示日期；温度电路用于监测系统温度值，EEPROM电路采用IIC总线技 术，用于对系统中需要存储的数据进行存储；键盘电路是整个系统中的一项功能扩展电路，不仅可作为键盘电路使用，还为作为功能升级所预留的接口；整个上位机控制单元模块以AT91F40816作为中央处理器，通过RS-485接口电路与下位机通信，用来对射频同轴开关电路的控制进行监测；RS-232接口电路与人机交互界面通信，显示控制信息；通过通用接口总线GPIB与计算机GPIB卡通信，完成自动控制。

一种基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于电子技术/通信领域，涉及一种基于ARM和DSP的射频切换单元集成控制系统的硬件部分。\n背景技术\n[0002] 常规的终端射频自动测试系统是指采用计算机控制，自动完成建立通话、链路切换、信号测量、数据计算处理并输出测试结果的自动化测试系统，主要应用于无线终端射频指标测试及集成测试系统搭建，包括TD-SCDMA、GSM、WLAN、WCDMA、CDMA和蓝牙等无线终端的射频指标测试及自动测试系统搭建；\n[0003] 现有技术的射频切换系统主要由国外少数厂家生产，生产周期长，而且受限程度大，价格昂贵，且切换单元不能人工单独控制，很难灵活的应用于不同的测试环境，现阶段终端射频测试主要使用先进的测试仪表，但是在对射频终端设备进行测试过程中，针对不同的测试项目，需要搭载相应的射频链路以满足测试要求，同时在完成一项射频测试过程中需要多条射频链路搭载；\n[0004] 如果采用手动测试，不仅增加了测试的工作量，而且由于频繁的手动更换链路，致使测试过程中出错率增加，链路稳定性差，测试添加重复性差，可能引入不必要的干扰而增加测试误差，同时对于现阶段的终端射频自动测试系统，用于射频测试的射频接口箱是一个封闭的单元，没有人机交互界面，不能观察到其中的链路状态，在不启用测试软件时不能对切换单元进行链路切换控制，所以不能满足灵活的测试需求。\n发明内容\n[0005] 本发明的技术解决问题是：克服现有控制技术的不足，提供一种基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统，特别适用于无线终端射频指标测试及集成测试系统搭建，包括GSM、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WLAN、蓝牙等无线终端的射频指标测试及自动测试系统搭建，可适用于不同的测试环境的一种基于GPIB总线的射频切换单元集成控制系统。\n[0006] 本发明的技术解决方案是：一种基于ARM和DSP的射频切换自动控制系统，主要包括射频自动控制系统下位机控制单元模块和射频自动控制系统上位机控制单元模块，其中射频自动控制系统下位机控制单元模块包括电源模块电路、中央处理器TMS320F2808电路、射频同轴开关电路、模块地址选择电路和温度电路。其中电源模块直接给射频同轴开关电路供电，并通过降压后给中央处理器TMS320F2808电路、模块地址选择电路和温度电路供电，中央处理器TMS320F2808电路作为主控制器对射频同轴开关电路进行工作模式的控制；射频同轴开关电路由中央处理器TMS320F2808发出信号，负责控制射频同轴开关的通断；模块地址选择电路与中央处理器TMS320F2808电路相连，通过软件选择相应地模块；温度电路与中央处理器TMS320F2808电路相连，将监测的温度传送给上位机控制单元模块，整个下位机控制单元模块以TMS320F2808作为中央处理器，通过RS485通信模块与上位机进行通信，用来对射频同轴开关电路的控制进行监测。上位机控制单元模块主要包括电源模块电路、中央处理器AT91F40816电路、通用接口总线GPIB电路、RS-232电路、蜂鸣器电路、地址选择器电路、日期电路、温度电路、EEPROM电路和键盘电路，其中电源模块通过降压后给中央处理器AT91F40816电路、蜂鸣器电路、地址选择器电路、日期电路、温度电路、EEPROM电路和键盘电路供电。中央处理器AT91F40816电路使用了该芯片的最小系统，通过程序用于控制其它电路；通用接口总线GPIB电路主要由NAT9914BPL、SN75ALS160、SN75ALS161构成GPIB通信接口，中央处理器AT91F40816电路通过对NAT9914BPL编程使其具备SCPI通信能力，中央处理器AT91F40816电路通过RS-232电路与LCD进行人机界面交互，实时显示系统状态；蜂鸣器电路主要对系统中出现的非法操作进行报警；地址选择器电路用于硬件设置GPIB地址；日期电路用于实时显示日期；温度电路用于监测系统温度值，EEPROM电路采用IIC总线技术，用于对系统中需要存储的数据进行存储；键盘电路是整个系统中的一项功能扩展电路，不仅可作为键盘电路使用，还为作为功能升级所预留的接口。整个上位机控制单元模块以AT91F40816作为中央处理器，通过RS-485接口电路与下位机通信，用来对射频同轴开关电路的控制进行监测；RS-232接口电路与人机交互界面通信，显示控制信息；通过通用接口总线(GPIB)与计算机GPIB卡通信，完成自动控制。本发明与现有技术相比的优点在于：\n[0007] 本发明基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统，是一款结构紧凑的经济型射频传导测试系统，承载着设备仪表化、人际界面交互、可独立集成的射频终端测试和搭建，GPIB集成控制系统平台的搭建，解决了现有技术设备设计可控性差、集成性能差等问题，克服了在射频终端设备进行测试过程中，需要手动搭载射频链路以满足测试要求的问题，实现了射频链路的自动切换，仪表化显示功能；消除了因人为引入的干扰或泄露而增加测试误差，具备远程自动控制与本地定制控制双重功能，同时通过人机交互界面有助于测试工程师更好的监测系统状态，提高检测效率，对未来射频传导测试的发展具有重要的实际意义；并且本发明采用了基于ARM和DSP的方式，大大提高了运算速度和效率，增强了人机交互界面操作的灵活性。\n附图说明\n[0008] 图1为基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统整体结构图\n[0009] 图2是本发明下位机控制单元模块中的电源模块电路图；\n[0010] 图3是本发明中央处理器TMS320F2808电路图；\n[0011] 图4是本发明RS-485通信模块图；\n[0012] 图5是本发明RS-232通信电路图；\n[0013] 图6是本发明射频同轴开关电路图；\n[0014] 图7是本发明模块地址选择电路图；\n[0015] 图8是本发明下位机控制单元模块中的温度电路图；\n[0016] 图9是本发明上位机单元控制模块中的电源模块电路图；\n[0017] 图10是本发明中央处理器AT91F40816电路图；\n[0018] 图11是本发明通用接口总线GPIB电路图；\n[0019] 图12是本发明蜂鸣器电路图；\n[0020] 图13是本发明地址选择器电路图；\n[0021] 图14是本发明日期电路图；\n[0022] 图15是本发明上位机单元控制模块中的温度电路图；\n[0023] 图16是本发明EEPROM电路图；\n[0024] 图17是本发明键盘电路图；\n具体实施方式\n[0025] 一种基于ARM和DSP的射频切换单元硬件系统，如图1所示，主要包括射频自动控制系统下位机控制单元模块和射频自动控制系统上位机控制单元模块，其中射频自动控制系统下位机控制单元模块包括电源模块电路、中央处理器TMS320F2808电路、射频同轴开关电路、模块地址选择电路和温度电路。其中电源模块直接给射频同轴开关电路供电，并通过降压后给中央处理器TMS320F2808电路、模块地址选择电路和温度电路供电，如图\n2所示，电源模块电路提供+24V工作电压控制射频同轴开关，并且+24V经过汇众电源模块(HZD05B-24S05)变换器降至+5V，用于给TI公司生产的TPS7333Q和金升阳公司生产的B0505LS_1W隔离电源供电，TPS7333Q将电压降至+3.3V用于给TMS320F2808、DS18B20和模块地址选择电路供电，B0505LS_1W(+5V)分别给RS-485和RS-232通信电路供电；中央处理器TMS320F2808电路，如图3所示，作为主控制器对射频同轴开关电路进行工作模式的控制，其主要使用了该芯片的最小系统和P1/P2(16只同轴开关控制引脚)、P3.4/P3.5(RS-232)、P3.6/P3.7/P4.0(RS-485)、P5.5(温度)以及P6.3/P6.4/P6.5/P6.6(模块地址选择引脚)，通过软件程序对下位机控制单元模块进行工作控制；RS-485通信模块下位机控制单元模块与上位机控制单元模块之间的通讯，由图4所示，RS-485通信电路主要由MAX485ESA、6N137以及若干电阻电容连接组成，负责与上位机的通信连接，本部分电源一部分由B0505LS_1W提供+5V，另一部分由TPS7333Q提供+3.3V，该电路具有电源隔离与信号隔离作用。由图5所示，RS-232通信电路主要由MAX3232ESE、6N137以及若干电阻电容连接而成，负责与计算机的通信连接，在不需要上位机控制模块时，可通过计算机控制单个射频切换单元。本部分电源一部分由B0505LS_1W提供+5V，另一部分由TPS7333Q提供+3.3V，该电路具有电源隔离与信号隔离作用；由图6所示，射频同轴开关电路主要由AQW212EH、电阻(R360)连接组成，由TMS320F2808发出信号，负责控制同轴开关的通断，本部分电源一部分由+24V提供，另一部分由TMS320F2808通用IO引脚(P1/P2)提供高低电平；模块地址选择电路，如图7所示，由两个排阻构成，连接到TMS320F2808的P6.3/P6.4/P6.5/P6.6(模块地址选择一脚)，通过软件读取该引脚数值，确定该模块编号；温度电路如图8所示，由测温芯片DS18B20，连接到中央处理器TMS320F2808的P5.5引脚，通过1_wire总线技术读取DS18B20内部温度数值，作为对下位机监测数据通过RS-485端口传输给射频自动控制系统上位机控制模块。整个下位机控制单元模块以TMS320F2808作为中央处理器，通过RS485通信模块与上位机进行通信，用来对射频同轴开关电路的控制进行监测，[0026] 上位机控制单元模块主要包括电源模块电路、中央处理器AT91F40816电路、通用接口总线GPIB电路、RS-232电路、蜂鸣器电路、地址选择器电路、日期电路、温度电路、EEPROM电路和键盘电路。其中电源模块电路，如图9所示，提供+24V工作电压作为电压源，经汇众电源模块(HZD05B-24S05)变换器降至+5V，用于给ATMEL公司生产的中央处理器AT91F40816、SN75160、SN75161、金升阳公司生产的B0505LS_1W隔离电源供电，并可通过JP1、JP2、JP3将+5V连接到蜂鸣器电路、地址选择器电路、日期电路、温度电路、EEPROM电路和键盘电路等需要+5V供电的模块。中央处理器AT91F40816电路使用了该芯片的最小系统，如图10所示，分别包括了通用接口总线、1_wire、RS-485、RS_232、IIC总线接口等相关引脚，通过软件程序控制各个引脚工作状态等操作；通用接口总线GPIB电路，如图11所示，主要由NAT9914BPL、SN75ALS160、SN75ALS161构成GPIB通信接口，中央处理器AT91F40816通过对NAT9914BPL编程使其具备SCPI通信能力，受控于计算机GPIB卡。中央处理器AT91F40816电路通过对NAT9914BPL编程使其具备SCPI通信能力，中央处理器AT91F40816电路通过RS-232电路与LCD进行人机界面交互，实时显示系统状态。AT91F40816通过RS-485通信接口控制下位机射频同轴开关、查询相关信息，AT91F40816通过RS-232通信接口与LCD进行人机界面交互，实时显示系统状态，且LCD通过软件可单独控制射频终端切换单元，而无需通过GPIB接口；蜂鸣器电路，如图12所示，主要对系统中出现的非法操作进行报警。地址选择器电路，如图13所示，用于硬件设置GPIB地址，地址范围0-31；日期电路，如图14所示，用于实时显示日期。温度电路，如图15所示，由测温芯片DS18B20，通过1_wire总线技术读取DS18B20内部温度数值，作为对上位机监测数据；EEPROM电路，如图16所示，采用IIC总线技术，用于对系统中需要存储的数据进行存储，采用IIC总线技术进行数据的存取操作；键盘电路，如图17所示，是整个系统中的一项功能扩展电路，为方便以后功能升级所预留的接口，但不限于只作为键盘电路使用。整个上位机控制单元模块以AT91F40816作为中央处理器，通过RS-485接口电路与下位机通信，用来对射频同轴开关电路的控制进行监测；RS-232接口电路与人机交互界面通信，显示控制信息；通过通用接口总线(GPIB)与计算机GPIB卡通信，完成自动控制。