“يعد اختبار التوجيه المكاني أداة قياس إلكترونية مستخدمة على نطاق واسع ، خاصة مع تطوير تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة ، وأصبح تطبيق اختبار التوجيه المكاني في مجالات الملاحة للمركبات والسفن والطائرات أكثر نضجًا. تعتمد تقنية اختبار اتجاه الفضاء التي تمت دراستها في هذه الورقة بشكل أساسي على متحكم MSP430.
“
يعد اختبار التوجيه المكاني أداة قياس إلكترونية مستخدمة على نطاق واسع ، خاصة مع تطوير تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة ، وأصبح تطبيق اختبار التوجيه المكاني في مجالات الملاحة للمركبات والسفن والطائرات أكثر نضجًا. تعتمد تقنية اختبار اتجاه الفضاء التي تمت دراستها في هذه الورقة بشكل أساسي على متحكم MSP430. نظرًا لأن وحدة التحكم الدقيقة من سلسلة MSP430 عبارة عن استهلاك طاقة منخفض للغاية بمعدل 16 بت ، ومعالج إشارة مختلطة مع مجموعة تعليمات مخفضة (RISC) ، يمكنها دمج الدوائر التناظرية المتعددة ووحدات الدوائر الرقمية والمعالجات الدقيقة بوظائف مختلفة وفقًا لمتطلبات التطبيق العملية المتكاملة. على شريحة واحدة. لذلك ، يدرس المؤلف كيفية استخدام متحكم MSP430 للتحكم في دائرة الواجهة لكل وحدة ، ويمكن تطبيقه جيدًا على القياس الفعلي.
1 تصميم واجهات الأجهزة لاختبار التوجيه المكاني
يدرس هذا البحث بشكل أساسي اختبار التوجيه المكاني على أساس متحكم MSP430. مبدأ عمل الأداة هو نقل البيانات التي يتلقاها مستقبل معلومات التوجيه إلى الذاكرة القابلة للقراءة للميكروكونترولر MSP430 ، ثم عرضها على شاشة LCD من خلال الإخراج نهاية. في هذه العملية ، نحتاج إلى تصميم دائرة واجهة جهاز لتوصيل مستقبل المعلومات وشاشة الكريستال السائل ، ويجب إكمال التحكم في القراءة والكتابة في متحكم MSP430 من خلال برمجة اللغة.
تتمثل الفكرة الأساسية لتصميم جهاز اختبار اتجاه الفضاء على أساس متحكم MSP430 في استخدام متحكم MSP430 كنظام مضمن لتوسيع وظيفة اختبار اتجاه الفضاء من خلال الاستفادة من مزايا التحكم المريح ، والواجهة البسيطة ، والحجم الصغير ، وانخفاض استهلاك الطاقة ومنخفضة التكلفة. نظرًا لأن دائرة الواجهة لوحدة استقبال المعلومات لمختبر التوجيه المكاني قليلة ، ولكن نطاق التطبيق واسع جدًا ، فمن الضروري تصميم دائرة متعددة الواجهات لتوصيل الشاشة والشريحة الواحدة وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تحسين معالجة البيانات وقدرة التطبيق لمختبر اتجاه الفضاء ، من الضروري تحقيق الاتصال التسلسلي بين الكمبيوتر واختبار اتجاه الفضاء. إدراك الحوار الجيد بين الإنسان والآلة ، والتشغيل البسيط والواجهة الودية ، والقدرة الإنسانية على الإدخال والقدرة على العرض. لذلك ، يظهر تصميم وحدة واجهة الأجهزة في الشكل 1.
الشكل 1 وحدة واجهة الجهاز
الميكروكونترولر MSP430 هو الجزء الأساسي من جهاز اختبار اتجاه الفضاء ، فهو لا يمكنه فقط تنسيق ومعالجة وحدات البرامج الداخلية للأداة بأكملها ، بل يمكنه أيضًا فرز وفرز البيانات المجمعة وحساب القيم المقابلة. يستخدم مقياس التسارع بشكل أساسي ADXL203 ، ADXL203 عبارة عن مقياس تسارع كامل عالي الدقة ومنخفض الطاقة ومحور واحد / ثنائي المحور ، مما يوفر خرج جهد مشروط بإشارة ، وجميع الوظائف مدمجة في IC أحادي الشريحة. تحتوي هذه الأجهزة على نطاق قياس تسارع كامل يبلغ ± 1.7 جم ويمكنها قياس التسارع الديناميكي والثابت. تعمل دائرة الإشارة بأكملها لجهاز اختبار التوجيه المكاني على أساس الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة MSP430 على تضخيم إشارة خرج المستشعر وتصفيتها. التردد البلوري للدائرة هو 411.0592 ميجا هرتز ، ومعدل الباود هو 4800. في هذا الوقت ، القيمة الأولية لمعدل الباود هي FFFAH. المعايرة تتكون قاعدة البيانات بشكل أساسي من ذاكرة AT24C16 ، الجهد المنخفض والجهد القياسي هو Vcc = 1.8V-5.5V ، مع مساحة تخزين 2048 × 8 (4k) ، ناقل تسلسلي بسلكين ، الزناد شميت ، إدخال مرشح قمع الضوضاء. بروتوكول الإرسال ثنائي الاتجاه ، معدلات نقل متوافقة 100 كيلو هرتز (1.8 فولت ، 2.5 فولت ، 2.7 فولت) و 400 كيلو هرتز (5 فولت). دبوس حماية كتابة بيانات الأجهزة ، وضع كتابة الصفحة 8 بت ، يسمح بعملية الكتابة الجزئية للصفحة ، الحد الأقصى لدورة الكتابة الداخلية للجهاز هو 10 مللي ثانية ، موثوقية عالية ، 10000 دورة كتابة ، و 100 عام من وقت التخزين. فيما يتعلق بشاشة LCD ، فهي تعتمد بشكل أساسي على وضع استقبال البيانات التسلسلي / المتوازي لشاشة LCD. إذا كان المستوى منخفضًا ، يتم استخدام الوضع التسلسلي ، وإذا كان المستوى مرتفعًا ، يتم استخدام الوضع المتوازي. من السهل قراءة القيمة. يستخدم جزء لوحة المفاتيح مجموعة مكونة من 16 لوحة مفاتيح و 4 × 4 ، ويتم رسم خط العمود من الأجزاء الأربعة السفلية من منفذ PB ، ويتم رسم خط الصف من الأجزاء الأربعة السفلية للكمبيوتر الشخصي ، ثم يتم توصيله بجهد + 5 فولت من خلال المقاوم. يعد مفتاح التشغيل للوحة المفاتيح مسؤولاً عن التحكم في التشغيل وإيقاف التشغيل ، ومفتاح اختيار وضع العرض هو التحكم في معلومات التوجيه المكاني للمختبر ، ويستخدم مفتاح اختيار وضع القياس لتبديل قياس الموضع في مواقف مختلفة . استمر في الضغط على الزر للاحتفاظ بنتائج القياس على الشاشة للقراءة. من أجل تقليل استهلاك الطاقة لمختبر اتجاه الفضاء ، يمكن للميكروكونترولر MSP430 زيادة المستوى العالي وفقًا للوضع الفعلي لإرسال إشارة مسح لوحة المفاتيح ، وفي حالات أخرى ، يمكن استخدام المستوى المنخفض مع استهلاك أقل للطاقة.
يتم توصيل منفذ الإدخال التسلسلي ومنفذ الإخراج التسلسلي لجهاز اختبار اتجاه الفضاء على أساس متحكم MSP430 مع متحكم MSP430 على التوالي ، وهما مسؤولان بشكل أساسي عن تلقي المعلومات المختلفة المنقولة بواسطة مستقبل معلومات التوجيه. نطاق جهد إمداد الطاقة لمختبر اتجاه الفضاء على أساس متحكم MSP430 هو 1.8 ~ 3.0 فولت. تحتاج منصة الأجهزة الخاصة بالفاحص إلى استخدام ثلاثة فولت. جهد التشغيل الأساسي هو 1.8 فولت ، والجهد العامل للذاكرة و أجهزة الإدخال / الإخراج الخارجية 3.3 فولت ، جهد التشغيل لمنصة النظام 4.2 فولت. تستخدم الأداة مخرجات ذات مستوى عريض ، وإخراج متعدد المستويات من خلال المحول ، ويمكن الحصول على جهد ثابت من خلال منظم الجهد LM317 . بالإضافة إلى ذلك ، يعد تصميم دائرة إعادة الضبط أيضًا جزءًا مهمًا للغاية ، حيث تكمل دائرة إعادة الضبط بشكل أساسي إعادة تشغيل جهاز الاختبار ووظيفة إعادة تعيين زر المستخدم أثناء تشغيل جهاز الاختبار. تتكون دائرة إعادة الضبط بشكل أساسي من دائرة إعادة تعيين RC بسيطة مع وظيفة إعادة ضبط منطقية موثوقة. من أجل ضمان إمكانية إعادة تعيين المختبر بشكل فعال ، من الضروري تحديد المعلمات المناسبة وضبط وقت حالة إعادة الضبط. بالنسبة إلى S3C2410X ، يجب إبقاء طرف nRESET منخفضًا لمدة 4 دورات MCLK على الأقل بعد تشغيل جهاز الاختبار. تُستخدم دائرة البوابة NOT ذات المرحلتين لارتداد الزر وتشكيل شكل الموجة ؛ تكون حالة خرج محطة nRESET معاكسة لـ إعادة تعيين المحطة ، والتي تستخدم لإعادة تعيين شقة عالية الطاقة.
2 تصميم برمجي لكل واجهة لاختبار التوجيه المكاني
تتضمن منصة عمل البرنامج الخاصة بمختبر اتجاه الفضاء المعتمد على متحكم MSP430 بشكل أساسي محررًا داخليًا ، ومجمعًا ، ومجمعًا ، ورابطًا ، ومصحح أخطاء ، ومدير مكتبة الوظائف. يمكن تقسيم برمجة اختبار التوجيه المكاني على أساس متحكم MSP430 إلى ثلاثة أجزاء: تصميم برنامج الاتصال التقليدي لإدخال البيانات لمستقبل معلومات التوجيه ، وتصميم البرنامج لإخراج عرض بيانات LCD ، وبرنامج وحدة الاتصال التسلسلي الخاص بـ الكمبيوتر السفلي.
2.1 تصميم عملية تلقي معلومات التوجيه
تظهر عملية تلقي معلومات التوجيه في الشكل 2 أدناه. أولاً ، يجب تعيين مقاطعة المنفذ التسلسلي. يشير سجل التحكم التسلسلي RI إلى بت العلم لمقاطعة الاستقبال. عندما يكون RI = 1 ، فهذا يعني أن اختبار التوجيه المكاني قد تلقى البيانات. ثم اضبط RI على الصفر للحكم على حالة المعلومات لمجموعة البيانات التالية. أدخل حرف المسار في المخزن المؤقت ، وحكم على ما إذا كانت الجملة هي A (البيانات الحالية) ، وإذا تم الحكم عليها على أنها A ، فقم بإخراج الجملة المطلوبة على شاشة LCD ، وإذا كانت V (بيانات الجهد) ، فلن يتم عرضها.
2.2 تصميم عملية عرض الكريستال السائل
يستقبل الحاسوب الصغير أحادي الرقاقة MSP430 البيانات المرسلة بواسطة وحدة التحكم في الاتصال الرئيسية من خلال الانقطاع ، ويرسل البيانات المستلمة إلى شاشة LCD لعرضها. يتم تعيين معلمات الاتصال على معدل البث بالباود 1200 بت في الثانية ، و 8 بتات بيانات ، وفحص CRC. يتم عرض الأحرف الصينية للبيانات المستلمة في مصفوفة نقطية من 16 * 16 ، ويتم عرض الأحرف والأرقام في مصفوفة نقطية 8 * 16. نظرًا لأن الأحرف الصينية والأحرف والأرقام المراد عرضها ثابتة ، فقد تم اعتماد طريقة معالجة الخط المعروض مباشرةً في FLASH. تحتل هذه الطريقة مساحة أقل ، البرنامج سهل التنفيذ ، وسرعة العرض سريعة ، وهي مناسبة للحالة التي تكون فيها قاعدة بيانات الخطوط غير كبيرة. يظهر تدفق برنامج عرض الكريستال السائل في الشكل 4.
2.3 تصميم عملية الاتصال التسلسلي للكمبيوتر السفلي
قم أولاً باستدعاء وظيفة التهيئة لتهيئة النظام. يظهر الرسم التخطيطي لهيكل الاتصال التسلسلي في الشكل 5. بعد التهيئة ، يدخل البرنامج الحلقة الرئيسية. في كل حلقة ، يقوم البرنامج أولاً باستدعاء DoUart لمعالجة البيانات الموجودة في الاتصال التسلسلي في المخزن المؤقت. بعد المعالجة ، إذا كانت هناك بيانات سيتم إرسالها إلى جهاز الكمبيوتر ، يتم استدعاء وظيفة SendUart لإرسال البيانات. إذا استقبلت وحدة الاتصال التسلسلي البيانات ، فإن وحدة المعالجة المركزية تخرج من وضع استهلاك الطاقة المنخفض وتدخل في روتين مقاطعة الاستلام التسلسلي. بعد الخروج من برنامج المقاطعة ، لا تدخل وحدة المعالجة المركزية في وضع استهلاك الطاقة المنخفض ، وتقوم بتنفيذ عبارة الانتقال ، وتنفذ الدورة التالية ، وتستدعي وظائف DoUart و SendUart مرة أخرى. في حالة عدم تلقي أي بيانات ، ستظل وحدة المعالجة المركزية في وضع الطاقة المنخفضة.
3 التصحيح
يمكن مطابقة مصحح الأخطاء المتقدم IAR C-SPY و IAR Embedded Workbench معًا لتكوين مصحح لغة تفاعلي متقدم مع وظائف قوية ، والتي يمكنها تعلم وتصحيح لغة التجميع أو لغة C. يمكنك تعيين نقاط التوقف ، وتعلم عملية من خطوة واحدة ، ودعم مجموعة متنوعة من طرق التشغيل ذات الخطوة الواحدة مثل Stepin ، و Step over ، وما إلى ذلك ، يمكنك مراقبة قيم السجلات والذاكرة ، وعرض المتغيرات.
هنا ، أستخدم محاكاة الأجهزة لتصحيح أخطاء وضع Flash EmulationTool. إنه متصل بشكل أساسي بنظام الأجهزة الخاص بالمتحكم الدقيق MSP430 من خلال واجهة JTAG ، ثم يتم تنزيل البرنامج. الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة MSP430 متصل بالدائرة الطرفية ويحاكي البيئة الحقيقية لنظام الأجهزة لتصحيح الأخطاء ، والتحقق مما إذا كان برنامج التطبيق به أخطاء ، والتحقق مما إذا كان تصميم الأجهزة للنظام المستهدف مكتملًا بشكل كافٍ.
4. الخلاصة
باختصار ، الحاسبات الدقيقة أحادية الشريحة هي تقنية عالية تدمج أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات الدقيقة والاتصالات الحديثة ، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات التحكم والقياس الصناعي. السمات الرئيسية للميكروكونترولر MSP430 التي تمت دراستها في هذا البحث هي الموثوقية العالية والتشغيل البسيط والصيانة المريحة. جهاز اختبار اتجاه الفضاء المعتمد على الحاسوب الصغير أحادي الرقاقة MSP430 لديه استهلاك منخفض للغاية للطاقة ، وله طابعه الفريد في تقليل جهد إمداد الطاقة للرقاقة وساعة تشغيل مرنة وقابلة للتحكم. لذلك ، لديها مجموعة واسعة جدًا من آفاق التطوير والتطبيق في مجالات الملاحة مثل المركبات والسفن والطائرات. يقدم هذا البحث بشكل أساسي تصميم هيكل جهاز اختبار التوجيه المكاني استنادًا إلى الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة MSP430 ، ويجري تحليلًا وبحثًا مفصلاً حول تصميم هيكل الأجهزة وتصميم هيكل البرنامج ، وذلك لتلبية التطبيق العملي لاختبار التوجيه المكاني القائم على على الحاسوب الصغير أحادي الرقاقة MSP430 من حيث الأداء والموثوقية. لتلبية احتياجات النشاط الجنسي ، فإنه يوفر مساحة أوسع للتطوير المستقبلي لاختبار التوجه المكاني على أساس متحكم MSP430.