李 猛

（海華電子企業(yè)（中國(guó)）有限公司，廣東 廣州 510656）

0 引 言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，雷達(dá)電源的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，雷達(dá)總體對(duì)電源的監(jiān)控要求也在提高。為了打造良好的電源應(yīng)用狀態(tài)，需要匹配總線系統(tǒng)，建構(gòu)更加合理的功能單元管理機(jī)制，從而促進(jìn)數(shù)字監(jiān)控的全面發(fā)展。

1 雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 RS485總線技術(shù)

近年來(lái)，人們對(duì)RS485總線技術(shù)系統(tǒng)的研究越來(lái)越深入，要想充分發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，就要結(jié)合物理層標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂刂频葍?nèi)容完善技術(shù)應(yīng)用效果。

RS485總線系統(tǒng)本身就是平衡差分系統(tǒng)，在每個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)安裝收發(fā)器，配合驅(qū)動(dòng)器和接收器就能完成一路信號(hào)的傳遞和處理。此外，上位機(jī)和下位機(jī)也要借助RS485收發(fā)器進(jìn)行總線連接。結(jié)合EIA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，針對(duì)泄漏電流為1個(gè)基礎(chǔ)單位的，則1條總線上至多能連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，依據(jù)收發(fā)器的實(shí)際驅(qū)動(dòng)能力實(shí)現(xiàn)合理性掛接操作[1]。

在OSI模型中，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議能有效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)效性，不僅能為上層提供無(wú)差錯(cuò)的通道來(lái)保證服務(wù)的質(zhì)量，而且也能支持傳輸媒體對(duì)不可靠因素的屏蔽處理。基于此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中就要結(jié)合下位機(jī)正常響應(yīng)指令的順序落實(shí)對(duì)應(yīng)工作，并且關(guān)注數(shù)據(jù)幀格式的兼容性，維持良好的在線監(jiān)測(cè)處理狀態(tài)。

常規(guī)化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳扇〉氖墙K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，若是線路較長(zhǎng)，則通信波特率數(shù)值較高，總線的電壓往往會(huì)在傳輸終端出現(xiàn)折反射，影響其可靠性。因此，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求在傳輸線的終端和首端并聯(lián)電阻，并且保證電阻參數(shù)的匹配性，其數(shù)值約等于波阻抗，這種方式能最大化減少電流的損耗，避免負(fù)載超標(biāo)。

1.2 I2C總線技術(shù)

I2C總線技術(shù)是實(shí)現(xiàn)芯片串行通信總線的技術(shù)模式，依據(jù)連線就能打造全雙工同步數(shù)據(jù)傳輸體系，并且能維持器件之間地址和數(shù)據(jù)信息的雙向傳送，提升綜合控制的規(guī)范性。在I2C總線系統(tǒng)中，借助兩根基礎(chǔ)的信號(hào)線維持器件之間地址信息和數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性傳遞。其中一條線是數(shù)據(jù)線SDA，另一條線是時(shí)鐘線SCL，兩者形成雙向信號(hào)傳遞處理模式。輸出電路完成總線數(shù)據(jù)信息的傳輸，輸入電路則匯總接收數(shù)據(jù)，能在提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)主機(jī)對(duì)總線的控制，并且啟動(dòng)和結(jié)束均由同步脈沖管理[2]。

1.3 單總線系統(tǒng)

在單總線系統(tǒng)中，接口訪問(wèn)內(nèi)容要滿足單總線命令序列的基本要求，維持綜合流程的規(guī)范性和科學(xué)性。按照初始化命令、存儲(chǔ)器操作命令、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯慰偩€命令有序落實(shí)相應(yīng)工作，其中存儲(chǔ)器操作命令是主機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，然后驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)設(shè)備開展匹配動(dòng)作，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)要結(jié)合主機(jī)要求的信息內(nèi)容實(shí)現(xiàn)串行傳輸處理。本文以單總線測(cè)溫器件為例，要實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換指令、溫控器及狀態(tài)寄存器指令、高精度指令的功能處理。其中，溫度轉(zhuǎn)換指令中要完成溫度讀取、啟動(dòng)轉(zhuǎn)換以及停止轉(zhuǎn)換等操作。

1.4 嵌入式系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)全面發(fā)展的時(shí)代背景下，嵌入式控制系統(tǒng)成為重要的工業(yè)控制總線模式。利用超大規(guī)模、超低功耗的電路模式，融合高抗干擾電磁兼容技術(shù)，就能構(gòu)建完整的總線體系，有效滿足具體應(yīng)用要求。本文以PC/104主機(jī)板為例，其匹配的嵌入式PC模塊能有效提升智能控制的可靠性。打造Sys Centre Module，具有高度集成性和自棧結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。將增強(qiáng)型80846處理器作為CPU，能在DMA控制器兼容處理的基礎(chǔ)上減少功耗[3]。

2 雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

依據(jù)具體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)相應(yīng)工作，同時(shí)結(jié)合電源監(jiān)控系統(tǒng)的要求，優(yōu)化硬件和軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

依據(jù)雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用要求和規(guī)范落實(shí)相應(yīng)模塊的處理，要保證硬件配置的規(guī)范性和科學(xué)性?；A(chǔ)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 基礎(chǔ)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

底層電源監(jiān)控模塊主要是安裝在被監(jiān)控的電源內(nèi)部，電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總模塊安裝在相鄰電源機(jī)柜設(shè)備中，頂層管理級(jí)計(jì)算機(jī)則依據(jù)顯控計(jì)算機(jī)來(lái)滿足管理應(yīng)用要求。

在整個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)監(jiān)控模塊都要結(jié)合組合電源進(jìn)行合理的隔離處理，并且應(yīng)用I2C總線技術(shù)方案維持總線相互通信的實(shí)時(shí)性和規(guī)范性。需要注意的是，監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)匯總模塊之間要匹配RS485總線，以維持或管理計(jì)算機(jī)通信任務(wù)的規(guī)范性[4]。

2.1.1 監(jiān)控模塊

在監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中，要結(jié)合多路模擬隔離監(jiān)控系統(tǒng)分解的功能，有效建立獨(dú)立的控制單元，并且依據(jù)單元組合模式提升模擬量參數(shù)實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)的合理性，減少資源浪費(fèi)。監(jiān)控模塊主要包括監(jiān)控主板、隔離板以及采樣板，一般采取多路采樣隔離的方式，能在兼顧系統(tǒng)成本的同時(shí)配合內(nèi)部隔離總線實(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì)。

監(jiān)控主板主要提供系統(tǒng)多路隔離供電的監(jiān)控功能，并且能結(jié)合本地串口完成RS485總線隔離電氣轉(zhuǎn)換工作。從內(nèi)部發(fā)出功率開關(guān)的輸出控制指令，并且提供主采樣板接口。在電源輸入交流電后，交流電要經(jīng)過(guò)變壓器的降壓處理、整流處理以及濾波后電壓輸出處理，最終輸出的參數(shù)能有效反映交流輸入電壓的情況。配合主路電源對(duì)采樣單元A/D監(jiān)測(cè)電源進(jìn)行讀取，可以了解系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，并且配合交流輸入電壓控制電源的通斷。

2.1.2 電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總

較為常見的電源監(jiān)控系統(tǒng)中，上位機(jī)接口設(shè)計(jì)模塊較多，并且能配合RS485總線接口要求完成多樣化接口并行的數(shù)據(jù)交換操作。綜上所述，電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總模塊中，借助RS485總線實(shí)現(xiàn)對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)，以保證電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總后電源供電系統(tǒng)和上位機(jī)通信接口設(shè)備的聯(lián)動(dòng)更加合理和規(guī)范。

本文以PC104主板和擴(kuò)展板設(shè)計(jì)為例，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考量硬件接口多樣性和軟件開發(fā)的便利性，借助BIOS設(shè)置實(shí)現(xiàn)IDE接口控制。利用“Ctrl+Alt+Esc”就能進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置的首頁(yè)面，然后依次點(diǎn)擊Type改為“Auto”，并配合保存AT disk1和AT disk2，就能在頂層菜單中保存設(shè)置[5]。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 采樣板軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于整個(gè)雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)而言，軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容要符合實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，確保對(duì)應(yīng)的操作內(nèi)容和設(shè)計(jì)單元能充分滿足功能需求，從而建立匹配的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。尤其是底層采樣板軟件，要具備主從機(jī)檢測(cè)和設(shè)備檢測(cè)等功能，并且能結(jié)合內(nèi)容配置有效顯示對(duì)應(yīng)參數(shù)。在應(yīng)用過(guò)程中，軟件能及時(shí)回傳輸出直流電壓、環(huán)境溫度、散熱器溫度等信息，可以有效完成采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波處理，同時(shí)能有效完成歸一化采樣數(shù)據(jù)的控制[6]。

從代碼實(shí)際應(yīng)用效率和運(yùn)行要求出發(fā)，要保證底層電源監(jiān)控模塊軟件匯編編程的可行性，提升系統(tǒng)整體抗干擾效果。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)用I2C總線技術(shù)模式，在外部機(jī)械功率開關(guān)產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作的基礎(chǔ)上，檢測(cè)數(shù)據(jù)包的規(guī)范性。與此同時(shí)，軟件設(shè)計(jì)中還需要結(jié)合控制功能進(jìn)行許可證制度管理，確保能實(shí)時(shí)監(jiān)督過(guò)壓、過(guò)流以及過(guò)溫情況。對(duì)于重要數(shù)據(jù)要進(jìn)行三重保護(hù)，先在數(shù)據(jù)段中進(jìn)行備份，重復(fù)兩次，然后在代碼段再進(jìn)行一次備份處理。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，就要借助兩級(jí)恢復(fù)命令及時(shí)完成數(shù)據(jù)的恢復(fù)，同時(shí)保證系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)[7]。

基本流程如下：一是跳轉(zhuǎn)到E000h；二是PLL、CFG841及SP設(shè)置；三是執(zhí)行用戶程序代碼的讀取，結(jié)合開機(jī)狀態(tài)完成對(duì)應(yīng)單元的跳轉(zhuǎn)；四是結(jié)合開機(jī)狀態(tài)改變標(biāo)識(shí)；五是利用電源監(jiān)視器、看門狗等進(jìn)行初始化控制；六是激勵(lì)主從機(jī)械標(biāo)識(shí)；七是參數(shù)表分析，顯示錯(cuò)誤就要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理，顯示正確則進(jìn)行微機(jī)號(hào)、保護(hù)特性、AD以及定時(shí)器等內(nèi)部RAM初始化處理；八是進(jìn)入主循環(huán)流程。

2.2.2 電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總軟件

在中間層電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總軟件中，要確保其具備依照配置文件參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)的功能，并且借助RS232就能建立和頂層管理級(jí)計(jì)算機(jī)通信的應(yīng)用平臺(tái)。結(jié)合協(xié)議要求，及時(shí)完成頂層管理級(jí)計(jì)算機(jī)提出的相關(guān)內(nèi)容，配合RS485接口巡檢總線完成電源監(jiān)控。此外，軟件要具備EL屏顯示受控對(duì)象實(shí)時(shí)性參數(shù)狀態(tài)的功能，依據(jù)觸摸屏就能實(shí)現(xiàn)底層電源監(jiān)控模塊的具體操作，提升開機(jī)程序和電流預(yù)警等功能單元的科學(xué)性和合理性[8]。匯總軟件的構(gòu)成如圖2所示。

圖2 匯總軟件構(gòu)成

觸摸屏的基礎(chǔ)操作要按照系統(tǒng)分級(jí)落實(shí)。在頂層菜單中，受監(jiān)控機(jī)柜的圖標(biāo)顯示是機(jī)柜的名稱，而對(duì)應(yīng)的下一級(jí)菜單則主要是插箱等設(shè)備的圖標(biāo)。依據(jù)電源類型和實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)完成選擇，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)、機(jī)柜級(jí)以及單電源級(jí)控制。

顯示屏要依據(jù)匯總信息和數(shù)據(jù)內(nèi)容顯示出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)性狀態(tài)，包括以下6種。一是未插，表示總線上設(shè)備無(wú)對(duì)應(yīng)微機(jī)號(hào)的可監(jiān)控電源；二是過(guò)壓，表示輸出直流電壓超出標(biāo)準(zhǔn)上限；三是過(guò)流，表示輸出直流電流超出上限；四是欠壓，表示輸出直流電壓超出下限；五是欠流，表示輸出直流電流超出下限；六是欠警，表示輸出直流電流超出預(yù)警的下限。

對(duì)于雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)而言，為了維持其應(yīng)用的規(guī)范性和科學(xué)性，需要在軟件體系中設(shè)置特定自檢模式。結(jié)合模式編碼對(duì)電流預(yù)警模板文件予以應(yīng)用，從而實(shí)時(shí)性記錄相關(guān)信息，對(duì)比歷史溫度參數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)合理監(jiān)控。此外，若是條件允許，需要借助程控交流源進(jìn)行對(duì)應(yīng)的負(fù)載測(cè)試分析，并以此為依據(jù)進(jìn)行程序的調(diào)試[9,10]。電源監(jiān)控模塊調(diào)試程序界面如圖3所示。

圖3 電源監(jiān)控模塊調(diào)試程序界面

3 結(jié) 論

總而言之，雷達(dá)電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要結(jié)合指標(biāo)要求，充分發(fā)揮監(jiān)控單元的優(yōu)勢(shì)作用。全面評(píng)估供電需求，并且結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行處理，提升電源散熱設(shè)計(jì)的規(guī)范效果，確保系統(tǒng)模塊化操作流程更加合理，為雷達(dá)通用電源管理工作的全面推進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。