方立友
(无锡太湖学院,江苏 无锡 214064)
为解决电子信息的可靠、快速传输问题和现有电子信息传输控制系统的弊端,引入了单片机对电子信息传输控制系统进行设计[1]。单片机是一种集成电路芯片,具有可靠性高、处理功能强及响应速度快等优势,可提升电子信息传输控制系统的可靠性和传输速度。因此,研究了基于单片机的电子信息传输控制系统设计,并采用仿真对比试验进行性能分析。
主控芯片控制电子信息传输过程[2]。单片机是系统的核心控制器,因此严格选取单片机。通过综合对比选择Spartan生产的DDR3 MIG单片机作为本系统的主控芯片。该单片机具备独立的多端口总线结构,且逻辑资源与逻辑容量丰富,不仅可简化系统设计,还可满足自身总线管理器的需求,提升电子信息的传输速度[3]。
AD采集卡是从传感器和其他设备中自动采集信息,并传输给上位机进行相应处理与分析。AD采集卡通过与计算机或者其他设备的软硬件产品结合来实现信息采集。
电子信息传输控制系统无线通信采用NRF905无线射频控制芯片。NRF905无线芯片的通信频道与输出功率是通过软件控制的,符合本系统的设计需求。当NRF905无线芯片工作时,该芯片会自动产生前导码和循环冗余码对无线芯片进行自检验。该芯片与主控芯片通过4个引脚连接到单片机的I/O接口。
电子信息传输控制系统外围电路设计分为电源电路设计和复位电路设计。电源电路采用直流5 V外置电源模块进行电源输出,并用低压差线性稳压器将直流电压进行转换,使其能支撑设备进行正常工作;复位电路是对电路进行复位,使其回到起始状态的设备。本系统主要采用TI公司生产的TPS3823复位芯片进行复位电路设计。
电子信息传输控制系统是由多个硬件构成,需要对连接串口进行扩展。目前,使用较广泛的串口扩展方案为硬件扩展和软件扩展。电子信息传输控制系统串口扩展主要采用硬件扩展方案,主要采用专用的串口扩展芯片来实现。选择威肯公司生产的VK3266串口扩展芯片实现该系统的串口扩展。VK3266串口扩展芯片支持多种接口,其扩展方式不需要地址线控制,只需要通过自身的协议处理器就可实现串口扩展。
AD电子信息采集控制模块是对AD电子信息采集的过程进行控制。AD采集卡具有三种工作模式,Warp模式下AD采集卡的采集效率最快。因此,本系统采用AD采集卡Warp工作模式对电子信息进行采集与处理。需注意,若时间间隔超过1 s,就会对电子信息的采集精度产生极大影响。
通过AD采集卡得到电子信息集合为:
电子信息传输逻辑模块设计采用USB传输总线,实现主控芯片与其他硬件之间的多节点电子信息传输。对电子信息传输逻辑进行设计,即对电子信息传输模式、传输格式以及传输协议进行设计。
电子信息传输模式采用分布式链路传输,可实现电子信息的快速传输,提升电子信息传输控制系统的整体速率。
电子信息传输格式为:起始符为0xBO,目的地址为X,源地址为X,结束符为0x16,电子信息正文为X。
电子信息传输协议是对电子信息分布式链路传输的管理与控制过程进行说明和叙述,通过主控芯片控制电子信息传输过程。
该系统以以太网进行通信,采用DM9000以太网控制芯片作为通信模块的控制中心。对DM9000以太网控制芯片初始化,通过对其内部寄存器进行配置来实现初始化过程。设定全工模式,以保障系统的实时通信。
为验证本系统的性能,设计仿真对比实验。将参加实验的现有电子信息传输控制系统作为对照组,将设计的电子信息传输控制系统作为实验组。主要通过系统可靠性和电子信息传输速率对系统性能进行分析。
系统可靠性通过可靠指数来显示,可靠指数越高,系统的可靠性越好,性能越高。系统可靠指数对比情况如图1所示。
由图1可知,实验组的可靠指数远高于对照组,因此实验组的可靠性好于对照组。
通过实验得到两组电子信息传输速率对比情况,如表1所示。
由表1可知,实验组电子信息传输速率平均值比对照组高27.7%。因此,本文系统提升了系统的可靠性和电子信息传输速率。
图1 系统可靠指数对比情况图
表1 电子信息传输速率对比情况表
本文设计的基于单片机的电子信息传输控制系统极大地提升了系统的可靠性和电子信息传输速率,可为电子信息领域提供更好的服务。由于实验过程中弱化了干扰作用,导致实验结果会有少量偏差,因此,需进一步研究基于单片机的电子信息传输控制系统。