基于FPGA設(shè)計(jì)靈活性與可擴(kuò)展性,提出一種MCU軟核船聯(lián)網(wǎng)多通道北斗通信網(wǎng)關(guān),通過即時(shí)中斷多串口機(jī)制擴(kuò)展MC8051MCU軟核,實(shí)時(shí)完成船載設(shè)備接口、人機(jī)接口及遠(yuǎn)程通信接口的互聯(lián);基于FPGA MCU軟核完成數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)發(fā)處理;利用FPGA主頻設(shè)置靈活性提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)吞吐率,解決船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中傳感器種類繁多、數(shù)據(jù)冗雜、船載儀器通信距離受限及傳統(tǒng)方法靈活性與擴(kuò)展性較差等問題。模擬與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明,所提網(wǎng)關(guān)不僅可靈活擴(kuò)展以支持多種設(shè)備,且數(shù)據(jù)處理效率高,為有效解決船聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互通互聯(lián)問題提供了參考方案。

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圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于MCU軟核的船聯(lián)網(wǎng)多通道北斗網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。論文提出一種即時(shí)中斷多串口機(jī)制擴(kuò)展來擴(kuò)展OreganoSystems公司的MC8051MCU軟核，并基于此建立人船岸之間的信息通道，主要包括：1）數(shù)據(jù)匯集層和2）數(shù)據(jù)融合與轉(zhuǎn)發(fā)層兩個(gè)層次：

圖2 MC8051 MCU軟核串口擴(kuò)展與控制結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，為使所有已擴(kuò)展串口都能即時(shí)觸發(fā)中斷，改變中斷信號(hào)RI和TI與已擴(kuò)展串口中斷信號(hào)的連接方式，擺脫SSEL寄存器對(duì)多串口觸發(fā)中斷的限制，采用邏輯或的方式分別將已擴(kuò)展串口的中斷信號(hào)連接到中斷信號(hào)RI和TI上，采用這種方法，當(dāng)已擴(kuò)展串口中有任意一個(gè)或多個(gè)串口接收到數(shù)據(jù)，都會(huì)即....

圖3 即時(shí)中斷多串口機(jī)制

圖2MC8051MCU軟核串口擴(kuò)展與控制結(jié)構(gòu)圖以擴(kuò)展8個(gè)串口為例，當(dāng)某個(gè)串口中斷觸發(fā)時(shí)，在中斷程序中若檢測(cè)到特殊功能寄存器Ri＿flag(0）的值為0x04則表示第三個(gè)串口（從第0個(gè)串口開始計(jì)數(shù)）發(fā)生了中斷，然后系統(tǒng)就可以進(jìn)入到相應(yīng)子程序中對(duì)不同串口數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理。RI＿f....

圖4 數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)部分主要包括數(shù)據(jù)采集前端、數(shù)據(jù)處理子模塊和數(shù)據(jù)融合控制子模塊，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。數(shù)據(jù)采集前端完成對(duì)船載儀器和船載傳感器的數(shù)據(jù)采集，包括定時(shí)周期采集，及根據(jù)上位機(jī)和岸基調(diào)度中心的信息查詢命令采集。

本文編號(hào)：4017147