嵌入式多功能控制器0P7200及应用

近年来，电子装备自动测试系统进入了以小型化、智能化、综合化、信息化为发展方向的新时期，同时兼顾实用、可靠、经济等要求。0P7200是一款新型嵌入式多功能控制器，它具有可靠性高、体积小、经济实用等优点，满足便携式测试系统的要求，同时具有以太网接口，便于组建大型分布式测控系统。以0P7200在应答机自动测试系统的应用为例，详细介绍了0P7200的接口应用和软件开发。该系统利用0P7200丰富的接口简化了总体设计，并且通过使用触摸屏简化了测试操作，提高了测试效率。

1 0P7200多功能控制器简介
1．1 外观
    0P7200具有9个薄膜按键，1／4 VGA(320×240像素)带程控开关的白色背光LCD和4 096×4 096模拟量触摸屏，如图1所示。0P7200外形尺寸为144 mm×112 mm×43 mm，已通过CE认证，可在恶劣的工作环境中稳定工作。

1．2 内部结构
    0P7200多功能控制器的内核是Rabbit 2000微处理器，它以CPLD作为译码单元，同时扩充片外Flash存储器和SRAM存储器。在接口方面，微处理器Rabbit 2000直接控制RS485、RS232、以太网等接口，同时利用CPLD可实现对其他接口的控制，如数字输入／输出接口、模数转换控制接口，LCD显示控制接口、键盘控制接口、触摸屏控制接口等。其内部结构如图2所示。

1．3 引脚功能描述
    0P7200的引脚配置如图3所示，各引脚功能描述如下：1)19路开关量输入通道，输入电压范同为±36 V且带有过压保护功能；2)8路开关量输出通道，每路可以用软件进行单独配置，且每个通道在有源时最大可输出电压40V、电流350 mA，无源时最大可输出电压40 V、电流250 mA，三态时最大输出电压40 V；3)模拟量采集通道，单端输入时提供8路11位分辨率的模拟输入通道，差分输入时提供4路12位分辨率的模拟输入通道，且输入信号可用软件设定增益，单端输入时在0～20．0 V范围内有8种选择，差分输入时在0～±20．0 V范围内也有8种选择；4)10Base T以太网接口，带RJ-45接口；5)3个串口，其中包括1个RS485接口，2个3线的RS232接口；6)复位引脚，低电平有效；7)2个外部电源接口，可使用9～40 V的直流电源或24 V的交流电源，且内部具有稳压电路。同时，OP7200内部有可更换的3 V硬币型锂电池，用于保持实时时钟和SRAM。

1．4 软件开发环境
    OP7200的编程使用Z-World工业级的Dynamic C(或动态C)软件开发平台，它是一套用于编写嵌入式应用软件的开发系统，专为Z-World控制器和基于Rabbit微处理器的控制器而设计的。
    Dynamic C开发平台集成了编辑、编译、链接、装载和调试等功能，还带有许多函数库，用来支持实时编程、芯片级I／O，支持国际字符、位图图像以及圆、线、矩形等图形结构的显示。它还具有以下功能：1)函数串，这是一个动态C特有的概念，它允许在一个或多个函数中包含特殊的代码块。当程序执行到指定的函数串时，将执行该串中所有的代码块。函数串支持软件初始化、数据恢复以及其他多种任务的请求；2)互联语句，它可以实现在一个程序中模拟多个并发事件；3)公有函数，允许在一个程序中模拟协作事件；4)部分声明支持单个程序中的抢先事件；5)中断关键字允许程序员使用标准C来编写中断服务程序；6)共享和保护关键字，主要用于实现受保护的数据在不同区域的实现共享或将其存储在电池供电的存储器中；7)动态C的特征之一，允许程序员最大限度地使用扩展内存。
    Dynamic C还支持协作多任务处理和抢先多任务处理。协作多任务处理是一种同时执行多种不同任务的方法，当不需执行任何立即任务时，每一个单独任务都会自动遵守其运行时间。抢先多任务处理是一种优先处理优先级较高的任务，一般程序通过中断，强制执行优先级较高的任务。[!--empirenews.page--]

2 0P7200在应答机自动测试系统中的应用
    空中交通管制机载应答机(简称应答机)是一种重要机载导航设备，它配合地面二次雷达工作，为空中交通管制系统提供应答机载机平台的各种信息，从而实现对飞机的管理和监督，维护空中交通秩序。针对某型应答机的测试要求，采用OP7200构建应答机自动测试系统。
2．1 OP7200接口应用
    OP7200作为应答机自动测试系统的控制和显示单元，负责整个系统测试任务的调度，数据处理、接口控制、结果显示等多种任务，其接口如图4所示。它完成的任务包括以下几种：1)界面显示，由LCD显示屏完成；2)界面切换、工作模式选择与控制、参数输入等，由触摸屏完成；3)测试界面的切换，由9个按键(其功能可被触摸屏代替)完成；4)继电器开关电路中的通道选择，由8路数字输出完成；5)测量检波器输出的电压，判断收发机是否工作，由1路A／D转换完成；6)收发机检测电路的通信和射频模块控制电路的通信，分别由2个3线RS232接口完成；7)控制盒模拟电路的通信，由RS485接口完成；8)信息交互由以太网接口完成。同时，0P7200采用27 V直流供电。

2．2 OP7200的软件设计
    当系统启动时，首先进行系统初始化操作；设置背光灯开，增加LCD显示屏亮度；进行LCD的对比度设置，使显示界面更为清晰；进行键盘初始化；进行字体大小初始化；创建触摸屏键盘；进行串口初始化，设置RS232和RS485的波特率、数据位、校验位、停止位等；进行输出口和以太网设置。然后对全局变量初始化，完成全局变量的定义；接着进入测试任务选择界面，判断是否进行测试，若选择整机联机测试或收发机测试，则都在测试任务完成后返回初始界面，否则一直在初始界面程序中循环。软件流程如图5所示。

    在程序设计时，采用了协作多任务处理的方式。当不需执行立即任务时，每一个单独任务都会自动遵守其运行时间，通过互联语句const和公有函数，各变量可以在无严密防范的情况下在不同的任务之间实现共享。以收发机测试程序为例，收发机界面显示、接收数据处理和触摸屏控制等操作需要实现，通过采用协作多任务处理，可以很好的完成测试任务。
2．3 使用时注意的问题
    使用OP7200时，应注意以下问题：数字输出端口有2种漏极输出和源极输出模式，应根据具体情况选择；模拟输入通道有单端输入和差分输入2种模式，并且各有多种输入范围，使用时应根据具体情况选择合适的输入范围；使用键盘或触摸屏调用数据输入函数时，键盘和触摸屏各有函数，此时不能同时使用键盘和触摸屏，应该根据设计要求，调用键盘函数或者触摸屏函数；软件设计尽量避免使用浮点运算，否则容易造成截断，影响数据精度。
2．4 效果分析
    OP7200体积小，重量轻，满足便携式测试系统的要求；接口丰富，不必像PCI04或工控机需要另外添购板卡和输入输出设备，节省开发时间，节约开发成本；Dynamic C软件开发平台是基于标准C语言的改进，与标准C语言的编程规则基本通用，并且提供了专门的库函数，例如触摸屏数字输入库函数，可以方便输入整数、小数等，不但使设计富于人性化，而且方便了编程，提高了软件开发效率。

3 结束语
    基于OP7200的应答机自动测试系统较好地完成了测试任务，性能可靠，通过触摸屏操作方便，有效地提高了应答机的维修保障能力。实践表明，OP7200是一款接口丰富，功能相对齐全的显示控制终端，在便携式测试系统设计时有较高的性价比，具有很好的应用前景。