本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集和測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊。

背景技術(shù)：

指令信號是控制導(dǎo)彈飛行直至擊中目標(biāo)的核心信號，是關(guān)系到戰(zhàn)車完成戰(zhàn)斗任務(wù)的關(guān)鍵。指令信號是在制導(dǎo)電子箱中形成的，制導(dǎo)電子箱根據(jù)電視測角儀測得的導(dǎo)彈方位和俯仰角偏差、角速度傳感器以及載車傾斜儀測得的傾斜角信號，按控制方程解算出俯仰和偏航控制指令信號，經(jīng)編碼后送給激光發(fā)射機(jī)，由激光發(fā)射機(jī)發(fā)出控制指令信號，控制導(dǎo)彈機(jī)動飛行，直至擊中目標(biāo)。目前，雖然有的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)配備了檢測工程車，但導(dǎo)彈檢測工程車沒有對導(dǎo)彈發(fā)射車發(fā)出的指令信號正確性進(jìn)行檢測，若不對此信號進(jìn)行檢測，就不能確定導(dǎo)彈發(fā)射車是否正常。

此外，在部隊的訓(xùn)練中，實彈打靶是檢驗部隊訓(xùn)練效果和武器系統(tǒng)整體性能的一個重要科目，而導(dǎo)彈的發(fā)射過程僅一瞬即逝的二十多秒鐘，在這一過程中武器系統(tǒng)工作是否正常，戰(zhàn)士操作是否正確，僅依靠現(xiàn)場觀察，難以得到準(zhǔn)確的判斷，特別是近期部隊實彈打靶訓(xùn)練中導(dǎo)彈發(fā)射作業(yè)失敗(高飛彈)的過程，由于沒有現(xiàn)場實時記錄的數(shù)據(jù)，技術(shù)人員要進(jìn)行故障分析和故障定位，并實施技術(shù)改進(jìn)都無法進(jìn)行，所以如何在有限的實彈訓(xùn)練中，收集大量的數(shù)據(jù)信息，并對這一過程進(jìn)行客觀公正的評價，對提高部隊?wèi)?zhàn)士的操作技能和武器系統(tǒng)的性能都是非常重要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過自動數(shù)據(jù)采集和處理分析，可以及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障征兆，查找產(chǎn)生的故障原因，還可改進(jìn)軍代表檢驗驗收手段，提高裝備生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是：一種嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊，其特征在于：所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊包括嵌入式ARM7處理器、UART串行接口模塊、USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊、數(shù)據(jù)采集接口模塊、系統(tǒng)復(fù)位電路、SDRAM數(shù)據(jù)存儲器以及FLASF程序存儲器，所述UART串行接口模塊與所述嵌入式ARM7處理器雙向連接，用于實現(xiàn)所述數(shù)據(jù)采集模塊與嵌入式計算的數(shù)據(jù)交互；USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊與所述嵌入式ARM7處理器雙向連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與嵌入式計算的數(shù)據(jù)交互；所述系統(tǒng)復(fù)位電路與所述嵌入式ARM7處理器的復(fù)位端連接；所述SDRAM數(shù)據(jù)存儲器以及FLASF程序存儲器與所述ARM7處理器雙向連接，用于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集接口模塊的輸入端與制導(dǎo)裝置以及激光發(fā)射機(jī)的信號輸出端連接，所述數(shù)據(jù)采集接口的輸出端與所述ARM7處理器的信號輸入端連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述系統(tǒng)復(fù)位電路包括芯片U1，所述芯片U1使用帶有I2C存儲的電源監(jiān)控芯片CAT1025JI-30，復(fù)位開關(guān)的一端接地，另一端分為兩路，第一路與所述U1的1腳連接，第二路經(jīng)電阻R85接VDD，所述U1的2腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R67接VDD，第二路為所述復(fù)位電路的復(fù)位信號輸出端，所述U1的3腳經(jīng)電阻R30接地，所述U1的4腳和7腳接地，所述U1的5腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R21接VDD，第二路與所述處理器的SDA引腳連接；所述U1的6腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R20接VDD，第二路與所述處理器的SCL引腳連接，所述U1的8腳接VDD。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述數(shù)據(jù)采集接口模塊包括四個SP3243E型串口芯片。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊可配備到導(dǎo)彈作戰(zhàn)分隊，用于導(dǎo)彈發(fā)射車在進(jìn)行勤務(wù)修理時，通過自動數(shù)據(jù)采集和處理分析，可以及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障征兆，查找產(chǎn)生的故障原因；也可在實彈打靶前，通過數(shù)據(jù)采集和分析處理，確認(rèn)導(dǎo)彈發(fā)射車的技術(shù)狀態(tài)，即該車能否完成正常導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)。所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊也可用于軍代表的檢驗驗收和工廠生產(chǎn)、調(diào)試和試驗，可改進(jìn)軍代表檢驗驗收手段，提高裝備生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是一種導(dǎo)彈飛行參數(shù)記錄裝置的原理框圖；

圖2是視頻采集壓縮模塊的原理框圖；

圖3是SAA7113H和FPGA連接的電路原理圖；

圖4是CPLD單元的電路原理圖；

圖5是RS232通用串行接口單元的電路原理圖；

圖6是本實用新型所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊的原理框圖；

圖7-8是嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊所使用的電源電路的原理圖；

圖9是系統(tǒng)復(fù)位電路的原理圖；

圖10鋰離子自動充放電模塊的電路原理圖；

具體實施方式

下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖1所示，公開了一種導(dǎo)彈飛行參數(shù)記錄裝置，包括便攜式主機(jī)，所述便攜式主機(jī)包括視頻采集壓縮模塊、嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊、嵌入式計算機(jī)、DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊、人機(jī)交互模塊和鋰離子自動充放電模塊，優(yōu)選的，所述嵌入式計算機(jī)使用PC-104型嵌入式計算機(jī)。導(dǎo)彈發(fā)射車中的電視測角裝置的信號輸出端分別與視頻采集壓縮模塊以及嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端連接，導(dǎo)彈發(fā)射車中制導(dǎo)裝置以及激光發(fā)射裝置的信號輸出端與所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端連接；所述視頻采集壓縮模塊以及嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端與所述嵌入式計算機(jī)的信號輸入端連接，所述視頻采集壓縮模塊用于完成對導(dǎo)彈發(fā)射車電視測角裝置產(chǎn)生的模擬視頻的數(shù)字化采集、壓縮和緩沖傳輸，所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊用于完成對導(dǎo)彈發(fā)射車電視測角裝置產(chǎn)生的彈標(biāo)高低和方位角偏差信號，制導(dǎo)裝置產(chǎn)生的導(dǎo)彈姿態(tài)控制信號，激光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的激光指令信號進(jìn)行采集、緩存和傳輸；所述人機(jī)交互模塊與所述嵌入式計算機(jī)雙向連接，所述鋰離子自動充放電模塊通過所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊與所述便攜式主機(jī)中需要供電的模塊的電源輸入端連接，用于為其提供工作電源。

軟件包括：在PC-104嵌入式計算機(jī)上運行的基于WINDOWS2000系統(tǒng)的BCB++2006高級程序語言開發(fā)的軟件，和在ARM7上運行的基于uCOS-II嵌入式實時系統(tǒng)，使用ADS1.2編譯環(huán)境開發(fā)的C/C++和匯編語言混合編程的嵌入式軟件，和在Quartus II開發(fā)環(huán)境中基于VHDL設(shè)計語言開發(fā)配置FPGA的固件。

所述記錄裝置可完成兩項主要功能：

第一，是檢測和故障診斷功能。即在導(dǎo)彈發(fā)射車模擬發(fā)射或系統(tǒng)自檢時，完成對導(dǎo)彈發(fā)射車的電視測角裝置產(chǎn)生的彈標(biāo)高低、方位角偏差數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，對制導(dǎo)裝置產(chǎn)生的導(dǎo)彈控制方位、偏航數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，對激光發(fā)射機(jī)發(fā)出的激光指令進(jìn)行實時采集，對電視測角裝置產(chǎn)生的模擬視頻信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行圖像處理和彈標(biāo)識別，通過數(shù)據(jù)分析和處理自動得出導(dǎo)彈發(fā)射指令回路工作是否正常。通過此功能可在導(dǎo)彈發(fā)射車進(jìn)行勤務(wù)修理時，通過記錄的數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障征兆，查找產(chǎn)生的故障的原因；也可在實打靶前，通過分析數(shù)據(jù)采集和分析處理，可確認(rèn)導(dǎo)彈發(fā)射車的技術(shù)狀態(tài)，即該車能否完成正常導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)。

第二，實彈打靶實時數(shù)據(jù)記錄和處理回放功能。即該設(shè)備具有“黑匣子”功能，在實彈打靶過程中，對導(dǎo)彈發(fā)射車的電視測角裝置產(chǎn)生的彈標(biāo)高低、方位角偏差數(shù)據(jù)，制導(dǎo)裝置產(chǎn)生的導(dǎo)彈控制方位、偏航數(shù)據(jù)，激光發(fā)射機(jī)發(fā)出的激光指令數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集存儲，對電視測角裝置產(chǎn)生的模擬視頻信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換并實時采集存儲，在實彈打靶后，可通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和回放等功能，再現(xiàn)整個導(dǎo)彈發(fā)射過程。通過此功能可實現(xiàn)數(shù)據(jù)回溯，對評價導(dǎo)彈發(fā)射的訓(xùn)練成績和部隊提高訓(xùn)練水平具有很重要的意義。

其中，PC-104計算機(jī)采用研華的PCM-3370F-M0A1嵌入式計算機(jī)板，采用650MHz Fanless處理器和威盛的VT8606和VT82C686B芯片組，板載內(nèi)存256MB，具有共享內(nèi)存的VGA/LCD控制器和PC/104 and PC/104-Plus數(shù)據(jù)總線，配備了IDE接口的40GB電子盤。

為了使設(shè)備在車載電源和市電(或發(fā)電機(jī)電源)切換過程中不間斷工作，設(shè)計了不間斷電源。設(shè)計采用了重量輕，儲能高的鋰離子電池，并設(shè)計了電源充放電自動控制模塊。鋰離子自動充放電電源模塊由6節(jié)鋰離子電池、充放電電壓和電流自動控制板組成，最大可提供電壓25.2V，最大輸出電流為4.2A，常溫額定容量為3.6AH。

DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊包括兩個單元，一個是為PC-104嵌入式計算機(jī)、MCU單片機(jī)、視頻采集卡和數(shù)據(jù)采集卡提供電源，此單元采用符合PC/104規(guī)范的美國RTD的XPWR104 HR-75W電源模塊，寬電壓輸入范圍8-32VDC，輸出電壓5V，12V，最大輸出功率：75W，具有輸出超負(fù)荷及短路保護(hù)功能，輸入濾波、反極性和過壓保護(hù)等功能，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)92％；另一個單元是為液晶顯示器提供電源，輸入為15－32VDC，輸出+12VDC，額定輸出電流3A。

觸摸式人機(jī)交互設(shè)備模塊由液晶顯示單元和觸摸屏單元組成。液晶顯示單元選用元太的PD064VT5液晶顯示器，屏幕尺寸6.4英寸，顯示分辨率為640×R G B×480，色彩262,144colors，為檢測設(shè)備提供程序界面顯示和數(shù)據(jù)和視頻采集分析結(jié)果顯示；觸摸屏單元采用PenMount 95251觸摸屏，其接口為USB1.1，設(shè)備提供友好的人機(jī)交互功能。

所述參數(shù)記錄裝置還包括外置可移動數(shù)據(jù)存儲設(shè)備模塊和外置AC-DC電源模塊，所述外置可移動數(shù)據(jù)存儲設(shè)備模塊與所述嵌入式計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端口連接，所述AC-DC電源模塊的電源輸入端與220V市電或發(fā)電機(jī)的電源輸出端連接，所述AC-DC電源模塊的輸出端與所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊的電源輸入端連接。此外，所述記錄裝置與被記錄裝置之間需要通過視頻采集連接電纜、發(fā)射車電源連接電纜以及專用VGA視頻電纜連接。

外置可移動數(shù)據(jù)存儲設(shè)備模塊，選用USB接口80GB大容量的移動硬盤，對檢測、記錄和分析得到的發(fā)射控制數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。外置AC-DC電源模塊，當(dāng)系統(tǒng)不于導(dǎo)彈發(fā)射車連接情況下，由該AC-DC電源模塊提供穩(wěn)定的直流電源。輸入電壓220V AC，頻率50HZ±5％，輸入電流為0.35A，輸出電壓24V DC,輸出電流3A。

如圖2所示，所述視頻采集壓縮模塊包括視頻數(shù)字化采集模塊、USB高速數(shù)據(jù)傳輸單元、RS232通用串行接口單元、FPGA單元、CPLD單元、靜態(tài)存儲單元和非易失性程序存儲單元。所述視頻數(shù)字化采集模塊的輸入端與電視測角裝置的信號輸出端連接，視頻數(shù)字化采集模塊的信號輸出端與所述FPGA單元的信號輸入端連接，用于完成視頻行、場同步控制，以及A/D轉(zhuǎn)換；所述USB高速數(shù)據(jù)傳輸單元與所述FPGA單元雙向連接，用于完成視頻連續(xù)場圖像傳輸；所述RS232通用串行接口單元與所述FPGA單元雙向連接，用于實現(xiàn)所述視頻采集壓縮模塊與所述嵌入式計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；所述CPLD單元與所述FPGA單元的輸入端連接，用于完成配置FPGA工作時序；所述靜態(tài)存儲單元與所述FPGA單元雙向連接，用于數(shù)據(jù)緩沖；所述非易失性程序存儲單元與所述FPGA單元的輸入端連接，用于存儲FPGA單元使用的程序；所述FPGA單元用于完成視頻數(shù)據(jù)的壓縮，接口控制和數(shù)據(jù)傳輸，視頻解壓縮以及視頻回放。

視頻采集壓縮模塊主要完成對導(dǎo)彈發(fā)射車電視測角裝置產(chǎn)生的模擬視頻的數(shù)字化采集、壓縮和緩沖傳輸功能。

工作流程為：系統(tǒng)上電復(fù)位后，CPLD讀取FLASH中的配置程序段，完成對FPGA進(jìn)行配置，F(xiàn)PGA的軟內(nèi)核開始工作，按照要求配置好SAA7113的寄存器，并為SAA7113在SDRAM上開出兩個圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，為FPGA圖像壓縮在SDRAM上開出兩個圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，為CY7C68013在開出兩個圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(和FPGA圖像壓縮的緩沖區(qū)共用)，配置完成后，F(xiàn)PGA的軟內(nèi)核處于等待狀態(tài)并監(jiān)聽RS-232串行口命令，等接到自檢命令后，進(jìn)行模塊自檢并發(fā)送自檢好的代碼，當(dāng)接到采集命令時，通過I²C總線寫SAA7113的寄存器，開始模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)行數(shù)字圖像采集并寫入緩沖區(qū)，當(dāng)一場圖像采集后，F(xiàn)PGA的軟內(nèi)核從SAA7113的緩沖區(qū)內(nèi)讀取圖像數(shù)據(jù)并對圖像進(jìn)行壓縮處理，所用的壓縮算法為JEPG2000，壓縮完成后寫入CY7C68013的緩沖區(qū)，CY7C68013的緩沖區(qū)寫滿一場圖像數(shù)據(jù)后，F(xiàn)PGA將此緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送給CY7C68013的FIFO,CY7C68013將圖像數(shù)據(jù)打包，發(fā)送給PC-104計算機(jī)。此過程不斷循環(huán)。當(dāng)FPGA的軟內(nèi)核從RS-232串行口接到停止采集命令后圖像采集過程停止。

主要元器件介紹

FPGA單元采用表貼封裝EP2C20F484C8。視頻數(shù)字化采集模塊采用飛利浦公司視頻解碼芯片SAA7113，SAA7113是一種視頻解碼芯片，它可以輸入4路模擬視頻信號，通過內(nèi)部寄存器的不同配置可以對4路輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸入可以為4路CVBS或2路S視頻(Y/C)信號，輸出8位“VPO”總線，為標(biāo)準(zhǔn)的ITU 656、YUV 4：2：2格式。

SAA7113兼容PAL、NTSC、SECAM多種制式，可以自動檢測場頻適用的50或60Hz，可以在PAL、NTSC之間自動切換。7113內(nèi)部具有一系列寄存器，可以配置為不同的參數(shù)，對色度、亮度等的控制都是通過對相應(yīng)寄存器改寫不同的值，寄存器的讀寫需要通過I2C總線進(jìn)行。

SAA7113的模擬與數(shù)字部分均采用+3.3V供電，數(shù)字I/O接口可兼容+5V，正常工作時功耗0.4W,空閑時為0.07W。7113需外接24.576MHz晶體，內(nèi)部具有鎖相環(huán)(LLC)，可輸出27MHz的系統(tǒng)時鐘。芯片具有上電自動復(fù)位功能，另有外部復(fù)位管腳(CE)，低電平復(fù)位，復(fù)位以后輸出總線變?yōu)槿龖B(tài)，待復(fù)位信號變高后自動恢復(fù)，時鐘丟失、電源電壓降低都會引起芯片的自動復(fù)位。7113為QFP44封裝，SAA7113H和FPGA連接的電路原理圖如圖3所示。

靜態(tài)存儲單元：采用的是目前應(yīng)用比較多的MT48LC4M16單片4M×16Bit的兩片sdram并聯(lián)形成32位帶寬。最大支持到MT48LC16M16型號SDRAM。使用MT48LC4M16時36管腳懸空，使用MT48LC16M16時36管腳為SA[12]。

非易失性程序存儲單元：采用的是目前應(yīng)用比較多的Intel公司的大容量nor型flash 28F128J3,28F640J3,28F320J3。最大支持到32MB x 8bit。其中，EA24是為了擴(kuò)展32M×8Bit，EA23是為了擴(kuò)展16M×8Bit，管腳EA22是為了接8M×8Bit。

CPLD單元：CPLD采用MAXII系列EPM570T100C5，使用CPLD控制FPGA配置管腳，從flash中取出FPGA配置程序傳入FPGA中執(zhí)行，其原理如圖4所示。

USB高速數(shù)據(jù)傳輸單元：選用Cypress Semiconductor公司的CY7C68013，CY7C68013屬于EZ－USB FX2系列，EZ－USB FX2是世界上第一款集成USB2.0的微處理器，它集成了USB2.0收發(fā)器、SIE(串行接口引擎)、增強(qiáng)的8051微控制器和可編程的外圍接口。FX2這種獨創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到56Mbytes/s，即USB2.0允許的最大帶寬。在FX2中，智能SIE可以硬件處理許多USB1.1和USB2.0協(xié)議，從而減少了開發(fā)時間和確保了USB的兼容性。GPIF(General Programmable Interface)和主/從端點FIFO(8位或16位數(shù)據(jù)總線)為ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了簡單和無縫連接接口。

RS232通用串行接口單元：串行口芯片采用SP的通用串口芯片SP3232ECP，此芯片可實現(xiàn)兩個通道的RS232數(shù)據(jù)的同時傳輸，其原理圖如圖5所示。

電源電路：視頻采集壓縮模塊需要兩路電源，一路為+3.3V，一路為+1.2V，設(shè)計采用線型可調(diào)電源LM1085，芯片的輸入電壓為+5V，通過調(diào)整電路中輸出參考電阻的R3、R4，R5、R6，可以獲得+3.3V和+1.2V輸出。兩路輸出的電流可達(dá)到2A。

嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊采用PHILIP的RAM7嵌入式MCU和配套外圍電路，完成對導(dǎo)彈發(fā)射車電視測角裝置產(chǎn)生的彈標(biāo)高低和方位角偏差信號，制導(dǎo)裝置產(chǎn)生的導(dǎo)彈姿態(tài)控制信號，激光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的激光指令信號進(jìn)行采集、緩存和傳輸功能。

如圖6所示，本實用新型公開了一種嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊，所述嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊包括嵌入式ARM7處理器、UART串行接口模塊、USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊、數(shù)據(jù)采集接口模塊、系統(tǒng)復(fù)位電路、SDRAM數(shù)據(jù)存儲器以及FLASF程序存儲器。所述UART串行接口模塊與所述嵌入式ARM7處理器雙向連接，用于實現(xiàn)所述數(shù)據(jù)采集模塊與嵌入式計算的數(shù)據(jù)交互；USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊與所述嵌入式ARM7處理器雙向連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與嵌入式計算的數(shù)據(jù)交互；所述系統(tǒng)復(fù)位電路與所述嵌入式ARM7處理器的復(fù)位端連接；所述SDRAM數(shù)據(jù)存儲器以及FLASF程序存儲器與所述ARM7處理器雙向連接，用于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集接口模塊的輸入端與制導(dǎo)裝置以及激光發(fā)射機(jī)的信號輸出端連接，所述數(shù)據(jù)采集接口的輸出端與所述ARM7處理器的信號輸入端連接。

工作原理系統(tǒng)上電復(fù)位后，嵌入式ARM7處理器從外部程序存儲器FLASH中讀取程序，對系統(tǒng)I/0口進(jìn)行初始化，對USB口和UART口進(jìn)行初始化，對數(shù)據(jù)采集口進(jìn)行初始化，分配數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(包括電視測角方位、高低角偏差數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，導(dǎo)彈偏航、俯仰控制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，輸入激光發(fā)射機(jī)控制指令數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，激光輸出光電轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，初始化系統(tǒng)中斷端口)，系統(tǒng)初始化結(jié)束，延時后等待上位機(jī)握手自檢指令，并向上位機(jī)發(fā)送系統(tǒng)初始化狀態(tài)指令，此時軟件處于等狀態(tài)，并監(jiān)聽UART串行口的指令，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)備指令后，啟動各中斷端口，當(dāng)中斷端口檢測得到導(dǎo)彈發(fā)射車的擊發(fā)信號后，啟動數(shù)據(jù)采集子程序，啟動USB數(shù)據(jù)傳輸子程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、緩沖、傳輸。當(dāng)接到上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)采集完畢指令后，退出數(shù)據(jù)采集、傳輸程序，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

主要元器件：

嵌入式ARM7處理器：采用LPC2210型ARM處理器，LPC2210是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STM CPU。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30％，而性能的損失卻很小。

由于LPC2210的144腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、8路10位ADC、PWM輸出以及多達(dá)9個外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和電子收款機(jī)(POS)。通過配置總線，LPC2210最多可提供76個GPIO。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，LPC2210也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器以及其它各種類型的應(yīng)用。

外部存儲器芯片SDRAM和FLASH：

因為LPC2210沒有內(nèi)部程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲也較小，因此，數(shù)據(jù)采集模塊擴(kuò)展了兩個外部存儲器，一個是NOR FLASH程序存儲器，一個是PSRAM數(shù)據(jù)存儲器，程序存儲器選用16位總線接口的單片2MB的SST39V160，數(shù)據(jù)存儲器選用16位總線接口的單片8MB的MT45W4M16。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器均采用RAM的外部數(shù)據(jù)總線(地址總線和數(shù)據(jù)總線)。

USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊采用PDIUSBD12，PDIUSBD12是一款性價比很高的USB器件，它通常用作微控制器系統(tǒng)中實現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口，它還支持本地的DMA傳輸。

UART串行接口模塊：SP3232E系列是一個2驅(qū)動器/2接收器的低功耗器件，SP3232E系列有一個高效的電荷泵，工作電壓為3.3V時只需0.1μF電容就可進(jìn)行操作。電荷泵允許SP3232E系列在3.3V到5.0V內(nèi)的某個電壓下發(fā)送符合RS-232的信號。

電源電路：嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集模塊上的電路需要兩組電源，I/O口供電電源為3.3V，內(nèi)核和內(nèi)、外設(shè)供電電源為1.8V。為了使得系統(tǒng)供電穩(wěn)定，將模塊外部供電設(shè)為12V，先將12V外部電源使用開關(guān)電源穩(wěn)壓芯片LM2575降至5V，再將5V電源通過兩個低壓差電源芯片SPX1117M3-3.3和SPX1117M3-3.3變?yōu)?.3V和1.8V。SPX1117有很低的靜態(tài)電流，在滿負(fù)載時其低壓差僅為1.1V，如圖7-圖8所示。

如圖9所示，所述系統(tǒng)復(fù)位電路包括芯片U1，所述芯片U1使用帶有I2C存儲的電源監(jiān)控芯片CAT1025JI-30，復(fù)位開關(guān)的一端接地，另一端分為兩路，第一路與所述U1的1腳連接，第二路經(jīng)電阻R85接VDD，所述U1的2腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R67接VDD，第二路為所述復(fù)位電路的復(fù)位信號輸出端(此端接RAM的nRST管腳，產(chǎn)生的電壓復(fù)位信號)，所述U1的3腳經(jīng)電阻R30接地，所述U1的4腳和7腳接地，所述U1的5腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R21接VDD，第二路與所述處理器的SDA引腳連接；所述U1的6腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R20接VDD，第二路與所述處理器的SCL引腳連接，所述U1的8腳接VDD。

數(shù)據(jù)采集接口模塊：導(dǎo)彈發(fā)射車的輸出信號高電平+12V，低電平-12V,因此要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)采集電平轉(zhuǎn)換電路，采用的是串口芯片系列的SP3243E，但只用到了其接收口，SP3243E是一個3驅(qū)動器/5接收器器件。

因為系統(tǒng)需要采集采集20路信號，因此需要4各同樣的器件，分為數(shù)據(jù)采集口1、數(shù)據(jù)采集口2、數(shù)據(jù)采集口3、數(shù)據(jù)采集口4。

如圖10所示，所述鋰離子自動充放電模塊包括脈寬調(diào)制型開關(guān)電源集成控制芯片N4，所述N4使用KA7500B，所述N4的1腳分為兩路，第一路經(jīng)電阻R10接地，第二路經(jīng)電阻R9與電阻R20以及電感L1的結(jié)點連接；所述N4的2腳分為兩路，第一路經(jīng)電容C3與所述N4的3腳連接，第二路依次經(jīng)電阻R15、電阻R16以及發(fā)光二極管H1接地；所述N4的4腳經(jīng)電阻R21接地；所述N4的5腳經(jīng)電容C2接地；所述N4的6腳經(jīng)電阻R4接地；所述N4的7腳接地；所述N4的8腳與所述N4的11腳連接；所述N4的9-10腳接地；所述N4的11腳經(jīng)電阻R2與三極管T1的基極連接；所述N4的12腳分成兩路，第一路與三極管T1的發(fā)射極連接，第二路經(jīng)電阻R1與三極管的基極連接；所述N4的13腳接地；所述N4的14腳接電阻R15與電阻R16的結(jié)點；所述N4的15腳分為兩路第一路經(jīng)電阻R8接電阻R15與電阻R16的結(jié)點，第二路經(jīng)電容C5接所述N4的3腳。

所述充放電模塊的電源輸入端與所述三極管T1的發(fā)射極連接，所述充放電模塊的電源輸入端設(shè)有反向二極管D1，所述三極管T1的集電極分為兩路，第一路與反向二極管D2連接，第二路經(jīng)電感L1與電阻R20的一端連接，電阻R20的另一端為所述充放電模塊的電源輸出端，電阻R12與所述電阻R20并聯(lián)；電阻R14的一端與所述充放電模塊的電源輸出端連接，另一端與所述N4的2腳連接；電容C4的一端接地，另一端與充放電模塊的電源輸出端連接；充放電模塊的電源輸出端設(shè)有下拉電阻R19，下拉電阻R19的另一端依次經(jīng)電阻R10、滑動變阻器VR1以及電阻R17后接地；所述N4的16腳接所述滑動變阻器VR1與電阻R17的結(jié)點。

鋰離子電池組充放電電路采用的集成電路KA7500B是三星公司出品的專用的脈寬調(diào)制型開關(guān)電源集成控制器。

電池組采用6節(jié)4.2V的鋰離子電池串聯(lián)而成，其最大輸出電流為4.2A，輸出的最大電壓為25.2V。

其充放電電路原理圖如圖10所示(只給出了一組電池的充放電電路，其它5組電路相同)。

它帶有兩路反饋電路，為電流反饋和電壓反饋，其中電流反饋的正、負(fù)極對應(yīng)KA7500B的第1、2腳，輸出電流在電阻R12和R20上產(chǎn)生一壓降，該壓降經(jīng)R9、R10和R14、R15電阻回饋回來，當(dāng)KA7500B的第1腳電壓大于第2腳電壓時，KA7500B會減小輸出脈寬(第8、11腳)，使電流減小，否則增加脈寬，使輸出電流恒定在預(yù)設(shè)值，其恒流值符合以下公式：

式中R為R12和R20并聯(lián)后的阻值，因此恒流值理論上計算值為735mA。

電路中的電壓反饋的正、負(fù)極對應(yīng)KA7500B的第16、15腳，在上電后，KA7500B的第14腳輸出穩(wěn)定的5V電壓，該電壓使LED發(fā)光，作為電源指示，同時該5V電壓作為基準(zhǔn)電壓，提供給KA7500B的15腳作為電壓基準(zhǔn)，輸出電壓經(jīng)過R19、R10、VR1和R17分壓后，與電壓基準(zhǔn)比較，當(dāng)電壓太大時，則減小脈寬，太小則增加脈寬，使之保持恒定的輸出電壓值，其輸

出電壓值符合下列公式：

由于KA7500B的兩路反饋是在其內(nèi)部是相“與”后再進(jìn)行控制的，因此當(dāng)輸出電壓低于恒壓值時，電流反饋起控制作用，當(dāng)輸出電壓達(dá)到恒壓值后，電壓反饋起控制作用，這樣電路就完成了恒流/恒壓控制功能，其原理與穩(wěn)壓電源的工作原理完全一樣，只是該電路為開關(guān)電源控制方式，因此效率高，溫升低。

DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊：

DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊選用兩種電源模塊，一個是為PC-104計算機(jī)、MCU單片機(jī)、視頻采集卡和數(shù)據(jù)采集卡提供電源，此單元采用符合PC/104規(guī)范的美國RTD的XPWR104 HR-75W電源模塊，寬電壓輸入范圍8-32VDC，輸出電壓5V，12V，最大輸出功率：75W，具有輸出超負(fù)荷及短路保護(hù)功能，輸入濾波、反極性和過壓保護(hù)等功能，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)92％；另一個單元是為液晶顯示器提供電源，輸入為15－32VDC，輸出+12VDC，額定輸出電流3A。

給液晶監(jiān)視器供電的電源模塊需要將24VDC轉(zhuǎn)為12VDC，電流為3.0A。因此，選用了日本LAMBDA的PH50S24-12 DC/DC 24-12/50W電源模塊，其工作可靠，環(huán)境適應(yīng)性好，安裝簡單。

人機(jī)交互設(shè)備模塊：包括液晶顯示屏和壓感觸摸屏。液晶顯示選用元太的PD064VT5液晶顯示器，屏幕尺寸6.4英寸，顯示分辨率為640×R G B×480，色彩262,144colors，為檢測設(shè)備提供程序界面顯示和數(shù)據(jù)和視頻采集分析結(jié)果顯示；觸摸屏采用PenMount 95251觸摸屏，其接口為USB1.1，設(shè)備提供友好的人機(jī)交互功能。

外置可移動數(shù)據(jù)存儲設(shè)備模塊：選用三星的GMHD-80移動硬盤。

外置AC-DC電源模塊：選用南京鵬圖的CDA330-220T12+24/150W AC/DC開關(guān)電源。

所述參數(shù)記錄裝置可配備到導(dǎo)彈作戰(zhàn)分隊，用于導(dǎo)彈發(fā)射車在進(jìn)行勤務(wù)修理時，通過自動數(shù)據(jù)采集和處理分析，可以及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障征兆，查找產(chǎn)生的故障原因；也可在實彈打靶前，通過數(shù)據(jù)采集和分析處理，確認(rèn)導(dǎo)彈發(fā)射車的技術(shù)狀態(tài)，即該車能否完成正常導(dǎo)彈發(fā)射任務(wù)。

所述參數(shù)記錄裝置也可用于在實彈打靶訓(xùn)練過程中，對導(dǎo)彈發(fā)射全過程的與導(dǎo)彈控制指令相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集存儲，并進(jìn)行后期回放、分析，判斷導(dǎo)彈發(fā)射過程中導(dǎo)彈發(fā)射車的工作是否正常。也可通過數(shù)據(jù)回溯，對導(dǎo)彈發(fā)射的訓(xùn)練成績進(jìn)行分析評價，以提高部隊訓(xùn)練水平。

所述參數(shù)記錄裝置也可用于軍代表的檢驗驗收和工廠生產(chǎn)、調(diào)試和試驗，可改進(jìn)軍代表檢驗驗收手段，提高裝備生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。