基于SOC的便携式参数装订设备和配置方法与流程

基于soc的便携式参数装订设备和配置方法
技术领域
1.本发明涉及运载火箭控制技术领域，具体地，涉及一种基于soc(systemonchip，片上系统/系统芯片)的便携式参数装订设备和配置方法。


背景技术：

2.随着我国运载火箭的快速发展，运载火箭的安全性受到了很高的关注。火箭发射的成败很有可能直接关系到人员的生命安全。
3.当火箭发生必炸故障时，安装在运载火箭上的箭上单机需要与地面控制设备配合，完成火箭的炸毁任务。箭上单机在临射前需要安装任务用密码，并与靶场地面站进行参数核对，参数装订及核对工作是各发射场高度关注的工作之一。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于soc的便携式参数装订设备和配置方法。
5.第一方面，本技术实施例提供一种基于soc的便携式参数装订设备，包括：soc处理器和ad9364芯片组成的架构，所述soc处理器用于完成dpsk、主字母两种调制体制，fm调制解调，以及ad9364芯片的配置，并通过外围接口完成参数装订以及主流程的控制；其中：
6.dpsk、主字母两种调制体制被集成在便携式参数装订设备中，根据用户的切换指令进行两种调制体制的切换；
7.在便携式参数装订设备中集成的装订方式包括：
8.三线使能，信道装订；
9.rs422串口使能，信道装订；
10.rs422串口装订；
11.信道装订。
12.可选地，所述soc处理器采用复旦微电子的fmql45t900作为主处理器；所述soc处理器的ps端挂载2片4gb ddr3内存，pl端挂载1片4gb ddr3内存，用于在线运行程序；
13.所述soc处理器配置1路256mbit qspi-flash，用于存储程序；配置1片128gemmc，用于数据存储；配置1路100base-t标准以太网口；配置1路异步串行口，以满足3.3v lvcmos电平标准，用于uart通信；配置2路usb接口，用于usb数据通信。
14.可选地，还包括用户界面，通过所述用户界面对收发频率、输出功率进行配置，其中，输出功率范围为：-45dbm～-5dbm。
15.可选地，所述用户界面还用于接收用户针对dpsk、主字母两种调制体制的切换指令；
16.所述用户界面还提供多个控件，用于对参数装订及核对的流程进行控制，所述控件包括：一键参数装订及核对、一键参数核对、一键恢复参数。
17.可选地，soc处理器和ad9364芯片组成的架构按照功能模块进行独立划分，包括：
电源模块、基带模块和显控模块。
18.可选地，
19.三线使能，信道装订是指：根据参数状态，向箭上单机输出参数状态字，soc处理器将参数信息经dpsk/主字母调制及fm调制后，通过信道装订方式发送给箭上单机；
20.rs422串口使能，信道装订是指：通过异步rs422接口向箭上单机发送rs422串口使能，soc处理器将参数信息经dpsk/主字母调制及fm调制后，通过信道装订方式发送给箭上单机；
21.rs422串口装订是指：按照固定帧格式组帧，通过异步rs422接口直接向箭上单机发送参数信息；
22.信道装订是指：soc处理器直接将参数信息经dpsk/主字母调制及fm调制后，通过信道装订方式发送给箭上单机。
23.可选地，所述电源模块用于供电；
24.所述基带模块采用核心板加底板的形式，所述核心板包含soc处理器、ddr3、qspi-flash、emmc、以太网、usb接口，并将3.3v/1.8v通用io口引出到对外的接插件上；底板包含ad9364和专用的接口电路；
25.所述显控模块采用国产化触摸屏，型号规格为dmg80480s070_03wtr。
26.第二方面，本技术实施例提供一种基于soc的便携式参数装订设备的配置方法，应用于第一方面中任一项所述的基于soc的便携式参数装订设备，所述方法包括：
27.步骤1：基于soc处理器和ad9364芯片搭建便携式参数装订设备；
28.步骤2：将dpsk/主字母两种调制体制集成在便携式参数装订设备中；
29.步骤3：将三线使能，信道装订；rs422串口使能，信道装订；rs422串口装订；信道装订四种参数装订方式集成在便携式参数装订设备中；
30.步骤4：对参数装订及核对的流程进行梳理，由soc-arm完成对参数装订及核对流程的控制；
31.步骤5：按照功能对便携式参数装订设备进行划分，配置为各个独立的模块，所述独立的模块包括：电源模块、基带模块和显控模块。
32.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
33.本技术基于国产化soc+ad9364架构，可实现一键参数装订及核对、一键恢复参数等功能。设备采用层叠结构，并进行模块化设计，兼容四种装订模式，兼容dpsk/主字母两种调制体制，通过使用通用硬件平台，实现了指标性能及接口的统一，结构设计更加的小型化及便携化。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
35.图1为本技术一实施例的基于soc的便携式参数装订设备的架构示意图；
36.图2为本技术一实施例的射频模块原理框图及链路估算结果示意图；
37.图3为本技术一实施例的便携式参数装订设备噪声系数计算结果示意图；
38.图4为本技术一实施例的一键参数装订及核对流程的示意图。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。
41.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
42.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
43.下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
44.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.图1为本技术一实施例的基于soc的便携式参数装订设备的架构示意图，如图1所示，本技术提供的便携式参数装订设备采用国产化soc+ad9364的架构，国产化soc主要完成dpsk/主字母+fm调制解调及ad9364的配置，同时结合外围通用接口，完成参数装订及核对主流程的控制。设备可匹配p频段、l频段的箭上单机，用户可通过界面对收发频率及输出功率进行更改，由soc完成对ad9364的配置。
46.进一步地，将dpsk/主字母两种调制体制集成在便携式参数装订设备中，用户可通过软件界面切换调制体制，以适应不同的箭上单机，对多种箭上单机进行参数装订。在进行参数装订时，软件通过dpsk/主字母+fm调制，将参数信息通过无线信道发送给箭上单机，同时通过小环通道，对小环接收的射频信号经fm解调、dpsk/主字母解调后，得到原始的参数信息，并与发送的参数信息进行比对，已验证发送参数的正确性。
47.进一步地，将三线使能，信道装订；rs422串口使能，信道装订；rs422串口装订；信
道装订四种装订方式集成在便携式参数装订设备中，以适应不同的箭上单机，可对多种箭上单机进行参数装订。
48.进一步地，对参数装订及核对的流程进行梳理，由soc-arm完成对参数装订及核对流程的控制，用户只需通过“一键参数装订及核对”、“一键参数核对”、“一键恢复参数”等控件，即可完成自主参数装订及核对、与地面站核对参数及恢复参数等功能。
49.进一步地，设备采用模块化设计，分为电源模块、基带模块和显控模块。其中电源模块用于供电。基带模块用于实现核心功能，基带模块采用核心板加底板的形式，核心板包含soc芯片、ddr3、qspi-flash、emmc、以太网、usb接口等标准接口，并将3.3v/1.8v等通用io口引出到对外的接插件上，这种形式使得核心板可成为一种通用板卡，具备很强的通用性。底板包含ad9364及一些专用的接口电路，针对不同的设备定制开发。显控模块采用国产化触摸屏，型号规格为dmg80480s070_03wtr，主要用于界面显示和控制。该显示屏最低可工作于-40℃，该设备可工作于温度要求相对苛刻的环境。设备各模块相对独立，且均可单独测试，便于安装、维修。维修时相同技术状态的模块可以互换匹配。
50.本实施例，可应用于多个型号运载火箭，配套箭上单机使用，用于完成箭上单机发射场参数装订及核对工作。便携式参数装订设备基于国产化soc+ad9364架构，其中国产化soc处理器采用fmql45t900作为主处理器，并配置了ddr3、qspi-flash、emmc、以太网、usb接口等标准接口。设备兼容dpsk/主字母两种调制体制；兼容三线使能，信道装订；rs422串口使能，信道装订；rs422串口装订；信道装订四种参数装订模式，通过soc软件控制参数装订核对流程取代用户操作，实现了一键参数装订及核对、一键恢复参数等功能。设备分为电源模块、基带模块及显控模块，模块之间采用层叠结构，通过使用通用硬件平台，实现了指标性能及接口的统一。
51.图2为本技术一实施例的射频模块原理框图及链路估算结果示意图；图3为本技术一实施例的便携式参数装订设备噪声系数计算结果示意图；图4为本技术一实施例的一键参数装订及核对流程的示意图。结合图2～图4，本技术提供的基于soc的便携式参数装订设备的配置方法，应用于上述的基于soc的便携式参数装订设备，该方法包括：
52.步骤s1：基于soc处理器和ad9364芯片搭建便携式参数装订设备。
53.步骤s2：将dpsk/主字母两种调制体制集成在便携式参数装订设备中。
54.步骤s3：将三线使能，信道装订；rs422串口使能，信道装订；rs422串口装订；信道装订四种参数装订方式集成在便携式参数装订设备中。
55.步骤s4：对参数装订及核对的流程进行梳理，由soc-arm完成对参数装订及核对流程的控制。
56.步骤s5：按照功能对便携式参数装订设备进行划分，配置为各个独立的模块，所述独立的模块包括：电源模块、基带模块和显控模块。
57.示例性的，在步骤s1中，便携式参数装订设备采用国产化soc+ad9364的架构，国产化soc主要完成dpsk/主字母+fm调制解调及ad9364的配置，同时结合外围通用接口，完成参数装订及核对主流程的控制。ad9364输出信号经滤波后，通过定向耦合器将主路信号输出作为发射使用，另外将一部分能量耦合至接收通路作为小环比对使用。同时，射频处理部分在接收前端设计低噪放电路，使设备接收灵敏度达到接收性能指标。
58.在一种可选的实施方式中，soc处理器采用复旦微电子的fmql45t900作为主处理
器；soc芯片的ps端挂载2片4gb ddr3内存，pl端挂载1片4gb ddr3内存，用于在线运行程序，；soc芯片配置1路256mbit qspi-flash，用于存储程序；配置1片128g emmc，用于数据存储；配置1路100base-t标准以太网口；配置1路异步串行口，满足3.3v lvcmos电平标准，用于uart通信；配置2路usb接口，用于usb数据通信。
59.为匹配p频段、l频段及多个点频的箭上单机，可通过便携式参数装订设备用户界面对收发频率、输出功率等进行配置，其中输出功率范围为：-45dbm～-5dbm.便携式参数装订设备射频模块原理框图及链路估算如图2所示，对射频链路的增益分配、噪声系数及谐波抑制/非谐波抑制情况详细分析如下：
60.图2中发射部分用于信道装订，接收部分用于对发射的信号进行小环比对，以验证发送的参数或指令是否正确。由图2可知，设备输出功率可达1dbm。设备接收功率为-103～-20dbm时，经射频处理的信号符合ad9364的输入功率范围，在接收模式可实现80db动态范围。
61.便携式参数装订设备噪声系数fn由各级放大器的噪声系数和增益以及功分器、滤波器的插入损耗决定，根据整机功能框图，便携式参数装订设备噪声系数公式为：
62.fn＝l+f
n1
+(f
n2-1)/g1+(f
n3-1)/g1g2+
……
(f
nm-1)/(g1g2
……
gm)
63.其中：
64.l：滤波器的插入损耗；
65.f
nm
：第m级噪声系数(无源器件的损耗、有源器件的噪声系数)；
66.gm：第m级放大器增益。
67.利用appcad软件对噪声系数进行计算仿真，根据图2接收链路增益分配，计算便携式参数装订设备噪声系数如图3所示。通过图3仿真计算，得到便携式参数装订设备的噪声系数约为4.6db。
68.基带模块中ad9364产生射频信号，其谐波抑制指标为40db，输出滤波器带外抑制指标为30db，因此理论上设备谐波抑制可达70db；基带模块中ad9364非谐波抑制能力不小于45db，因此设备非谐波抑制可达45db以上。
69.示例性的，在步骤s2中，将dpsk/主字母两种调制体制集成在便携式参数装订设备中，通过用户界面可对两种体制进行切换，以匹配不同的箭上单机。在进行参数装订时，软件通过dpsk/主字母+fm调制，将参数信息通过无线信道发送给箭上单机，同时通过小环通道，对小环接收的射频信号经fm解调、dpsk/主字母解调后，得到原始的参数信息，并与发送的参数信息进行比对，已验证发送参数的正确性。
70.具体地，psk调制方式，即相移键控调制，利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。为避免psk调制模式下解调时恢复的载波会出现相位反相的不确定关系，可使用dpsk(相对相移键控)调制方式。
71.根据psk调制原理，可将psk信号的时域表达式为：
72.e
psk
(t)＝acos(ωct+φn)
73.其中，φn表示第n个符号的绝对相位：
[0074][0075]
故时域表达式可改写为：
[0076][0077]
fpga(pl)从arm(ps)获取dpsk参数信息，由于参数转换等需求由arm换算得到，故在fpga软件中输入的参数信息中
‘0’
表示输出波形为0
°
相位，
‘1’
表示输出波形为180
°
相位(即反相)，由于信息周期数设为整数值，故连续
‘0’
或连续
‘1’
参数均输出连续波形。
[0078]
通过dds计算dds的频率控制字生成副载波频率，结合dpsk参数信息即可输出dpsk波形。
[0079]
根据用户设置的载波频率和调制频偏将生成的dpsk/主字母波形进行fm调制，生成中频信号；中频信号经ad9364变频后得到射频信号，经射频通道耦合一路接入检测通道，用于小环比对功能。
[0080]
fm调制通过动态调整dds频率字实现，dds输出的数字波形经高速dac，转换为中频fm信号。调制频偏通过调整dpsk/主字母信号的幅度实现。
[0081]
示例性的，在步骤s3中，将三线使能，信道装订、rs422串口使能，信道装订、rs422串口装订、信道装订四种装订方式集成在便携式参数装订设备中，以适应不同的箭上单机，可对多种箭上单机进行参数装订。
[0082]
具体地，三线使能，信道装订根据参数状态，向箭上单机输出参数状态字，soc将参数信息经dpsk/主字母调制及fm调制后，通过信道装订方式发送给箭上单机；rs422串口使能，信道装订通过异步rs422接口向箭上单机发送rs422串口使能，soc将参数信息经dpsk/主字母调制及fm调制后，通过信道装订方式发送给箭上单机；rs422串口装订，按照固定帧格式组帧，通过异步rs422接口直接向箭上单机发送参数信息；信道装订是指soc直接将参数信息经dpsk/主字母调制及fm调制后，通过信道装订方式发送给箭上单机。
[0083]
示例性的，在步骤s4中，对参数装订及核对的流程进行梳理，由soc-arm完成对参数装订及核对流程的控制，通过“一键参数装订及核对”、“一键参数核对”、“一键恢复参数”等控件，即可完成自主参数装订及核对、与地面站核对参数及恢复参数等功能。一键参数装订及核对流程如图4所示。在软件界面中用户只需通过“一键参数装订及核对”、“一键参数核对”、“一键恢复参数”等控件，即可完成自主参数装订及核对、与地面站核对参数及恢复参数等功能。
[0084]
示例性的，在步骤s5中，设备采用模块化设计，分为电源模块、基带模块和显控模块。各模块相对独立，且均可单独测试，便于安装、维修。维修时相同技术状态的模块可以互换匹配。其中电源模块用于供电。基带模块用于实现核心功能，基带模块采用核心板加底板的形式，核心板包含soc芯片、ddr3、qspi-flash、emmc、以太网、usb接口等标准接口，并将3.3v/1.8v等通用io口引出到对外的接插件上，这种形式使得核心板可成为一种通用板卡，具备很强的通用性。底板包含ad9364及一些专用的接口电路，针对不同的设备定制开发。显控模块采用国产化触摸屏，型号规格为dmg80480s070_03wtr，主要用于界面显示和控制。该显示屏最低可工作于-40℃.以上各模块相对独立，且均可单独测试，便于安装、维修。维修时相同技术状态的模块可以互换匹配。
[0085]
本实施例基于国产化soc+ad9364架构，可实现一键参数装订及核对、一键恢复参数等功能。设备采用层叠结构，并进行模块化设计，兼容四种装订模式，兼容dpsk/主字母两
种调制体制，通过使用通用硬件平台，实现了指标性能及接口的统一，结构设计更加的小型化及便携化。
[0086]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：
flash、emmc、以太网、usb接口，并将3.3v/1.8v通用io口引出到对外的接插件上；底板包含ad9364和专用的接口电路；所述显控模块采用国产化触摸屏，型号规格为dmg80480s070_03wtr。8.一种基于soc的便携式参数装订设备的配置方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一项所述的基于soc的便携式参数装订设备，所述方法包括：步骤1：基于soc处理器和ad9364芯片搭建便携式参数装订设备；步骤2：将dpsk/主字母两种调制体制集成在便携式参数装订设备中；步骤3：将三线使能，信道装订；rs422串口使能，信道装订；rs422串口装订；信道装订四种参数装订方式集成在便携式参数装订设备中；步骤4：对参数装订及核对的流程进行梳理，由soc-arm完成对参数装订及核对流程的控制；步骤5：按照功能对便携式参数装订设备进行划分，配置为各个独立的模块，所述独立的模块包括：电源模块、基带模块和显控模块。

技术总结
本发明提供了一种基于SOC的便携式参数装订设备和配置方法，应用于多个型号运载火箭，配套箭上单机使用，用于完成箭上单机发射场参数装订及核对工作，包括SOC处理器和AD9364芯片组成的架构，SOC处理器用于完成DPSK、主字母两种调制体制，FM调制解调，以及AD9364芯片的配置，并通过外围接口完成参数装订以及主流程的控制，并且兼容四种参数装订模式，兼容DPSK/主字母两种调制体制。从而可实现一键参数装订及核对、一键恢复参数等功能。设备通过采用层叠结构、模块化设计、以及使用通用硬件平台，实现了指标性能及接口的统一，使得整体结构设计更加的小型化及便携化。更加的小型化及便携化。更加的小型化及便携化。


技术研发人员：张焱 张睿 陈樑 梁琴琴 马金鑫
受保护的技术使用者：上海航天电子通讯设备研究所
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/10/8