基于STM32的超短波电台模拟演习系统设计_超短波_电台

（镇江船艇学院 船艇指挥系，江苏 镇江 212003）

：针对超短波电台演习中实装演习存在装备数量有限、设备损耗大、现有纯软件仿照演习系统操作体验与实装差距大的问题，提出一种基于STM32和MAX7349的超短波电台仿照演习系统。
系统以STM32为微处理器实现对按键、LED、显示屏和音频接口等的掌握，供应与实装电台相同的人机交互界面，通过串口与打算机实现数据交互，借助打算机网络完成电台通信的仿照和演习的监控，可为待训职员供应与真实设备没有差距的操作体验，便于节制每一个人在演习过程中的基本情形，便于大规模集中演习，同时可以降落本钱、避免电磁辐射与滋扰。

：仿照演习；超短波电台；STM32；MAX7349

：TP368文献标识码：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.10.029

引用格式：张磊，卢华平，王方超.基于STM32的超短波电台仿照演习系统设计［J］.微型机与运用，2017,36（10）：99-101,105.

0弁言

军用超短波电台是船艇近间隔通信的紧张装备，是船艇通信职员必须闇练操作的装备。
由于按军标生产配备的超短波电台本钱较高，很难实现按演习人数配备电台，在数量有限的情形下，学员培训过程中的频繁操作易造成设备的破坏，且多台设备利用中的电磁辐射及滋扰问题不容忽略。
为办理实装在传授教化实践中的局限性，基于仿照技能的超短波电台仿照演习系统在传授教化演习中被广泛利用。

文献［1］、［2］均采取打算机编程和打算机网络实现了电台仿照演习系统。
文献［3］采取半实物仿真技能，利用有线局域网实现了某短波电台的仿照演习系统。
文献［4］、［5］基于无线传输办法分别仿真了某型号电台、超短波电台的仿照演习系统。
文献［6］利用Flash CS、Flash 媒体做事器（Flash Media Server, FMS）研制开拓了船舶甚高频电台仿照器。

本文针对某型号船用超短波电台，基于STM32和MAX7349实现电台人机交互界面的实物仿真，考虑到实装更新换代速率较快的情形，电路设计预留多种按键及LED的配置办法，可适应多种超短波电台仿照演习系统的需求。
通信仿照基于打算机网络，实现了超短波通信环境的仿照、通信业务仿照、繁芜电磁环境仿照，同时可进行演习情景设计、演习过程监控和演习效果评估。

1系统总体设计

仿照演习系统紧张由硬件仿照器、学员打算机、监控打算机和网络举动步伐组成，如图1所示。

个中硬件仿照器采取与超短波电台一样的外不雅观和人机交互界面，以STM32F407为核心器件，包括USB转串口模块、音频输入输出模块、显示模块和键盘旋钮LED模块，个中USB转串口模块实现与学员打算机间的操作状态和通信内容的交互。

学员打算机通过USB 线连接硬件仿照器，通过网线接入网络，实现各仿照器间的通信仿照以及与监控打算之间的协作。

监控打算机通过网线接入网络，实现对所有学员打算机及硬件仿照器的监控。

2硬件仿照器电路设计

2.1STM32F407先容

STM32系列微处理器基于ARM CortexM内核，专为知足高性能、低本钱、低功耗的嵌入式运用，广泛运用于工业掌握［7］、数据采集［8］、网络通信［9］等领域。
本系统硬件仿照器微处理器选用STM32F407，基于32位ARM CortexM4内核，主频可达168 MHz，拥有192 KB SRAM、1 024 KB Flash、2个全双工SPI、3个I2C、6个串口、一个FSMC接口且最多支持112个通用I/O口。

2.2USB转串口模块电路设计

微处理器与学员打算机的接口采取串口通信办法，考虑当前主流打算机很少支持串口，采取USB转串口的办法，选用南京沁恒的CH340G芯片，电路如图2所示。
微处理器的USRAT1的串行数据的发轫、收端分别与CH340G的串行数据的收端、发轫相连，CH340G的USB数据D+、D-通过USB口可与打算机连接，实现微处理器与学员打算机之间通过USB连接的串口通信。
图中Q1、Q2构成该硬件仿照器的串口下载电路，可通过串口实现软件代码的一键下载。

2.3音频输入输出模块

音频输入输出模块选用欧胜的WM8978作为音频处理芯片，选用TI公司的LM4990作为喇叭驱动芯片。
WM8978具有较好的数字旗子暗记处理能力，集成了对麦克风的支持，通过I2S与微处理器进行音频数据传输，通过I2C接口实现芯片的配置。
LM4990为2 W输出音频功率的放大芯片，须要较少的外部元件，无需外接输出耦合电容和自举电容，且内置待机电路，可以关闭功放使其事情于较低的功耗状态。

2.4显示模块

显示屏选用128×128点阵液晶显示模块，模块掌握芯片为T6963C，与微处理器的FSMC总线相连。
由于FSMC总线电压标准为+3.3 V，而显示模块的电压标准为+5.0 V，FSMC总线与显示模块总线间须要电压转换芯片，选用TI公司的SN74LVC4245芯片实现总线的电压转换，SN74LVC4245支持8路双向电压转换。

2.5键盘、旋钮及LED

本超短波电台有1个PTT键、3个旋钮、22个按键和4个LED灯。
1个PTT键位于发话器上，连接至微处理器的GPIO口；3个旋钮分别为音量、静噪和比拟度旋钮，硬件仿照器电路设计中音量旋钮接入音频输出电路，比拟度旋钮直接连接显示模块的比拟度调节引脚，静噪旋钮连接微处理器可配置为AD输入的GPIO口，经数字化后通过微处理器实现音频的静噪处理。

按键和LED灯选用MAXIM公司的MAX7349芯片，该芯片可支持最多64个按键，支持按键音，可最多配置7路GPIO输出，此时可支持16个按键。
通过引出MAX7349的引脚，可以支持不同的按键和LED灯配置。
本仿照器按键和LED灯电路设计如图3所示，配置为22个按键和4个LED等，接口尚有富余。

2.6电源模块

硬件仿照器电源输入选用+12 V直流电源，选用TI公司的TL78005芯片将+12 V转变为+5 V，该芯片最大可支持1.5 A输出，+3.3 V电源采取TI公司的TLV111733芯片。

3系统软件设计

3.1硬件仿照器软件设计

硬件仿照器软件流程如图4所示，个中按键信息由MAX7349触发的中断处理程序供应，中断处理程序中读取按键值并设置相应的按键信息参数；语音发送状态由PTT中断处理程序供应，个中止处理流程如图5所示；语音收信状态由串口中断供应，串口中断程序根据吸收数据进行判断并设置相应参数。

硬件仿照器开机后，首先分别初始化STM32F407各模块、MAX7349和WM8978；然后判断学员打算机与硬件仿照器的串口是否有效连接，如果学员打算机未连接，则硬件仿照器只供应操作仿照，不供应通信仿照功能；检测串口连接后，程序进入循坏操作，在循坏里依次检测是否发信、是否有按键、是否收信并进行相应处理。

3.2学员打算机软件设计

学员打算机软件启动后，自动检测USB串口并与硬件仿照器建立连接，然后同时检测串口数据与网络数据，一方面吸收来自硬件仿照器串口的数据，根据数据哀求广播至网络；一方面吸收网路数据，根据数据哀求通过串口发送至硬件仿照器。

3.3监控打算机软件设计

监控打算机软件一方面吸收来自学员打算机发送的网路数据，更新各学员的状态信息，并对演习效果进行评估；另一方面可以设置演习情景设计，通过网路向学员及

发送干系指令。

4结论

本文设计实现了一种基于STM32F407和MAX7349的超短波电台仿照演习系统，该系统采取与实装相同的人机交互界面，基于打算机网络技能仿照超短波电台通信，利用打算机仿照技能供应通信场景仿照，能够供应与实装演习无差别的操作体验，且能够灵巧设置场景、下达演习任务、监控演习过程及评估演习效果。
系统采取MAX7349扫描按键并驱动LED，能够灵巧调度按键和LED等的设置，能够适用于其他型号超短波电台的仿照演习系统设计，具有较好的通用性。

参考文献

［1］ 陈树新，温祥西，邓妍．基于网络环境的电台仿照演习系统设计与实现［J］．科学技能与工程， 2008，8（15）：4335-4338．

［2］ 禹华钢，周安栋，刘宏波．多线程语音通信在仿照电台通信中的运用［J］．火力与指挥掌握，2010，35（3）：42-45．

［3］ 谢铁城，达新宇，刘芸江,等．某电台网络仿照演习系统的设计与实现［J］．打算机丈量与掌握，2010，18（5）：1151-1153．

［4］ 高晶，达新宇．基于无线传输的仿照电台演习系统设计［J］．微打算机信息，2008，24（81）：259-261．

［5］ 高振斌，王仁智，卢飞，等.基于无线通信技能的超短波电台演习仿照器［J］.河北工业大学学报，2012,41(4):22-25.

［6］ 魏伟.船舶甚高频电台仿照器的研制与运用［J］.中国航海，2010,33（1）：1619.

［7］ 王海，张李超，周伟光. 基于STM32 与 PCAP01的激光切割头随动系统设计［J］.电子技能运用，2016，42（6）：52-55.

［8］ 王晨辉，吴悦，杨凯.基于STM32的多通道数据采集系统设计［J］.电子技能运用，2016，42(1)：51-53，57.

［9］ 孙晓晔，王程，成彬．基于TFTP协议实现STM32的IAP［J］．微型机与运用，2016，35(7)：76-78．