隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展,,電視發(fā)射機技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,。為了能有效保證電視信號的質(zhì)量,對電視發(fā)射機監(jiān)測的重要性更加突出,。本文通過對電視發(fā)射機信號的監(jiān)測,給出了利用S3C2440來對電視發(fā)射機進行智能控制的設(shè)計方法,,該方法還可通過與上位機的連接,,并利用PC監(jiān)控計算機來實現(xiàn)遙測遙控,。
1 系統(tǒng)組成
本控制器以基于ARM9系列高性能嵌入式處理器S3C2440為核心來控制LCD觸摸顯示屏、局域網(wǎng),、RS232C接口,,同時控制模擬輸入量接口、數(shù)字狀態(tài)量輸入接口和控制輸出接口,,其系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示,。
為了減小發(fā)射機對控制器的干擾,應(yīng)對控制器的模擬輸入量,、數(shù)字狀態(tài)量輸入和控制輸出全部進行隔離,。其中16路模擬輸入經(jīng)過16選1模擬開關(guān)(GPG控制)選擇后變成一路輸入,然后經(jīng)過隔離放大器和信號調(diào)理進入ADC,,ADC則利用ARM自帶的ADC通道0輸入到ARM,;5路狀態(tài)量輸入在經(jīng)過光電耦合隔離后,可通過GPIO(GPJ控制)引腳進入ARM,;而6路控制量則經(jīng)過ARM的GPIO(GPJ控制)輸出,,然后經(jīng)過光電耦合隔離后驅(qū)動固態(tài)繼電器。
2 模擬輸入及其電平歸一化
本控制器的模擬輸入通道如圖2所示,。由于整個模擬輸入通道采用直流耦合方式工作,,因此,必須特別注意各級的信號電平和極性,。ADC使用S3C2440內(nèi)嵌的ADC,,其分辨率為10 bits,轉(zhuǎn)換速率為500 ksps,,模擬輸入范圍為0~3.3 V,,ADC通道數(shù)為8通道。
本設(shè)計使用其通道0,,即把AIN0作為輸入通道,。因為模擬輸入范圍為0~3.3 V,而模擬輸入量的范圍為0~5 V和0.0I/0.1~1 V,,所以,,需要將模擬輸入量的電平歸一化到S3C2440內(nèi)嵌ADC的模擬輸入范圍0~3.3 V。
當模擬輸人量的輸入范圍為0~5 V時,,就需要利用輸入放大器把它們歸一化到0~3.3 V,,設(shè)計可采用同相放大器形式,并利用電位器調(diào)節(jié)輸入電壓,,當輸入為0V時,,應(yīng)使輸出也為0V;而輸入為5 V時,,輸出應(yīng)為3.3 V,。其輸入放大器的參考電路如圖3所示,。
當模擬輸入量的輸入范圍為0.01/0.1~1 V時,則需要將輸入信號適當放大,,這樣才能得到0~3.3 V的輸出,,此時的輸入放大器電路如圖4所示。
3 數(shù)字量信號通道設(shè)計
數(shù)字量通道是控制器的開關(guān)輸入輸出通道,。其中輸入狀態(tài)信號有5種,,輸出控制信號有6種。數(shù)字量輸入輸出可與ARM的GPIO連接,。為了保證一定的可擴展性,,可將輸入狀態(tài)量和輸出控制量都擴展到8位,共16位,。本設(shè)計只使用其低5位和低6位作為有效信號量,,其它則保留待用。
3.1 輸入狀態(tài)量接口電路
輸入狀態(tài)量經(jīng)過光電耦合器隔離后可驅(qū)動緩沖器74ABT541,,然后連接到ARM的GPIO,。其電路連接關(guān)系如圖5所示。其中光電耦合器輸入的狀態(tài)量DT1~DT8的前5個為有效狀態(tài)量,,最后三個則保留,。
3.2 輸出控制量接口電路
ARM處理器的GPIO輸出控制量經(jīng)過驅(qū)動緩沖器74ABT541驅(qū)動后,再通過光電耦合器隔離,,即可驅(qū)動固態(tài)繼電器,。其電路連接關(guān)系和圖5相似,只是方向相反,。光電耦合器輸出的控制信號DK1~DK8可分別驅(qū)動8個繼電器,。其中前6個按設(shè)計要求使用,最后兩個保留(一個用于蜂鳴器),。
3.3 ARM的GPIO分配
ARM的GPIO分配共需20位,,其中狀態(tài)輸入8位,控制輸出8位,,模擬開關(guān)通道選擇4位,,共20位IO引腳。
GPIO接口分配可參考以下原則:其中繼電器控制和模擬開關(guān)控制共12位,,可用GPJ0~12(數(shù)碼相機接口),;輸入狀態(tài)量共8位,可用GPF0~7(中斷EINT0~7),。此外,,GPG口也可以使用。
3.4 ARM處理器
控制器的核心是ARM處理器,,同時需要擴展相關(guān)的接口,,如LAN接口,、RS232接口、LCD接口(帶觸摸功能),、USB接口(USB設(shè)備,用于下載程序),,JTAG接口等,。這些都是ARM的標準接口,電路設(shè)計可參考ARM的utu2440主板電路來進行設(shè)計,,本文就不一一介紹了,。元器件可采用相同的型號,但應(yīng)選擇對應(yīng)的工業(yè)級芯片,。如網(wǎng)絡(luò)擴展芯片utu2440主板使用的是DM9000A(為商業(yè)級芯片),,就要用DM9000BI來替換。
4 軟件設(shè)計
電視發(fā)射機控制單元要把對功放電壓,、電流,、入射功率、發(fā)射功率,、溫度等模擬量的監(jiān)測等工作狀態(tài)通過擴展的液晶顯示屏(帶觸摸功能)顯示出來,。當發(fā)生過電壓、過電流,、過溫和駐波比過大等故障時,,控制單元應(yīng)具有過荷報警、故障保護,、故障復(fù)位及故障歷史記錄和故障記錄清除等功能,,同時應(yīng)設(shè)置有故障指示燈和報警用蜂鳴器。
本系統(tǒng)的軟件工作過程是先通過控制ADG706地址選擇,,來從16路模擬信號中選擇一路信號,,然后通過AIN0進行ADC采樣,同時監(jiān)測16路模擬信號是否發(fā)生故障,。從GPIO口讀取相應(yīng)的狀態(tài)信號,,監(jiān)測其對應(yīng)的數(shù)字信號是否發(fā)生故障。如果正常,,則輸出到顯示屏顯示,;如果發(fā)生故障,則通過控制輸出信號發(fā)出故障信號,,并驅(qū)動蜂鳴器報警,。
5 結(jié)束語
本文介紹了一種基于三星公司的嵌入式處理器S3C2440的電視發(fā)射機控制單元的設(shè)計方案。該方案通過對功放電壓,、電流,、入射功率,、發(fā)射功率、溫度等模擬量及一些狀態(tài)量的處理來監(jiān)測電視發(fā)射機的工作狀況,,并給出相應(yīng)的控制信號,。目前,本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于實踐,,經(jīng)過實踐檢驗,,本系統(tǒng)功能可以滿足實際需要。