遠程控制信號源裝置的設計與實現(xiàn)

中國電子科技集團公司第三十九研究所 樊 斌

遠程控制信號源裝置的設計與實現(xiàn)

中國電子科技集團公司第三十九研究所 樊 斌

根據(jù)工程應用需求，設計出了一種可以遠程設置信號源頻率、功率以及開關射頻輸出的裝置，并可以切換信標喇叭輸出的極化。該裝置首先接收手機短信，然后依據(jù)短信的指令內(nèi)容，基于SCPI標準指令去控制信號源，通過I/O口去控制極化開關。

遠程設置；STM32控制板；SCPI標準指令

引言

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，經(jīng)常需要通過信標塔發(fā)射射頻信號進行系統(tǒng)調(diào)試。發(fā)射信號時，一般需要專人隨著需求不斷手動改變信號源的參數(shù)等。本文由此設計出一種裝置，可通過接收手機短信，并基于SCPI指令控制信號源。該裝置的主要特點就是，沒有距離限制，只要手機可以收到短信,就可以遠程改變信號源的頻率、功率以及信標喇叭的極化等，而且無需專人值守。

1.SCPI簡介

SCPI(Standard Command for Program mable Instrument)是可程控儀器標準命令的縮寫，是一種建立在現(xiàn)有標準IEEE 488.1和IEEE 488.2基礎上，并遵循了IEEE754標準中浮點運算規(guī)則、ISO646信息交換7位編碼符號等多種標準的標準化儀器編程語言。它規(guī)定了在控制器到儀器和儀器到控制器之間信息交換層消息的內(nèi)容和構造，從而以一種標準的方式來描述各種各樣的儀器功能，其目的在于減少自動測試設備的程序開發(fā)時間，為自動測量的實現(xiàn)提供了便利。[1]

SCPI的主要貢獻：實現(xiàn)了測量儀器橫向和縱向的兼容，所謂橫向兼容是指通過同樣的SCPI 命令可以實現(xiàn)不同廠家的測量儀器的相同的測量；而縱向兼容是指統(tǒng)一測量儀器的高低版本，在實現(xiàn)同一測量功能上使用的命令應該是相同的。SCPI的總的目標，是希望能夠盡量節(jié)省開發(fā)自動測量設備相關程序的時間，提高設備制造商和使用方在軟硬件投資上的回報率。

SCPI的語句以ASCII文本的方式存在，因此可以被任何計算機測試編程語言所調(diào)用。其次，SCPI可以與IEEE488.1（包括GPIB）、VXI總線、RS-232C、LXI總線等控制器或儀器接口一起使用。而且它具有很好的功能方面的兼容性，可以使用同樣的指令和參數(shù)來控制具有相同功能的不同儀器，這樣可以保證設計出的軟件具有可重復使用性。

2.整體設計框架及各模塊設計

2.1 整體設計框架

遠程控制信號源裝置由手機短信收發(fā)模塊、STM32控制板和極化開關組成。手機短信收發(fā)模塊通過短信接收控制指令，STM32控制板根據(jù)此指令去設置信號源的頻率和功率，并通過控制極化開關可切換信標的極化方式。該裝置最多可以同時設置五臺信號源的參數(shù)。

圖1 遠程控制信號源裝置整體框圖

2.2 手機短信收發(fā)模塊設計

手機短信收發(fā)模塊，采用SIM900A芯片，帶收發(fā)天線，通過串口和STM32控制板進行通信，并具有1200kbps至115200kbps波特率自適應功能。STM32控制板通過串口傳輸AT命令給手機短信收發(fā)模塊，從而讀取短信和發(fā)送短信，完成信號源參數(shù)設置的命令接收與狀態(tài)返回。

模塊加電后，首先STM32控制板發(fā)送AT指令，將SIM900A模塊和STM32控制板的波特率進行同步。 發(fā)送AT這條指令，SIM900A模塊返回OK，說明此條指令執(zhí)行正確，同時說明STM32控制板和模塊通信正常。發(fā)送查詢信號強度指令，模塊返回值在0—31之間，越大代表信號越強，0代表無信號，一般此數(shù)要達到10以上。發(fā)送查詢模塊是否檢測到手機卡指令，READY說明模塊檢測到了手機卡，如果返回ERROR，說明模塊沒有檢測到手機卡。發(fā)送查詢模塊是否注冊到網(wǎng)絡指令。當模塊執(zhí)行完以上指令并滿足要求時，我們才可以操作模塊執(zhí)行收發(fā)短信等功能。

手機短信收發(fā)模塊硬件實現(xiàn)電路板如圖2所示。

圖2 手機短信收發(fā)模塊電路板圖

2.3 S T M3 2控制板軟硬件設計

STM32控制板是遠程控制信號源裝置的控制中心，它采用STM32F103ZET6芯片，此款芯片具有5個串口，這是本文選用它的主要目的，可實現(xiàn)對多臺儀器的同時控制。用C語言對STM32控制板進行軟件程序設計，程序識別出收到的手機短信內(nèi)容指令，并轉換為信號源可以識別的SCPI標準指令，通過STM32的UART口向信號源的RS232口發(fā)送，最終實現(xiàn)對信號源參數(shù)的控制。

圖3 S C P I通用程控儀器模型

SCPI采用通用程控儀器模型，如圖3所示，命令按通用模型的框圖去控制儀器，而不 按特定儀器的硬件框圖去控制儀器，這是SCPI的重要概念，由此得出的命令才能達到標準化。圖中每個方框相當SCPI的一個子系統(tǒng)。本裝置設計中只用到圖3模型的信號產(chǎn)生部分。[2]

SCPI采用的是一套樹狀分層結構的命令集，如圖4所示，通常由三部分構成：關鍵字、參數(shù)形式和注釋，SCPI命令樹分為多個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)由一個根命令和一個或數(shù)個層次命令構成。

圖4 S C P I命令樹

圖5 S T M3 2控制電路板

在本裝置軟件程序設計中主要用到以下幾種命令：

*RST這條指令復位所有參數(shù)的出廠設置；

[∶SOURce]子系統(tǒng)命令用于控制頻率，功率電平和RF輸出信號的調(diào)制；

[∶OUTPut] 子系統(tǒng)命令用來開啟/關閉射頻輸出等。

STM32控制板硬件如圖5所示。

3.性能測試

選擇型號為AV1443矢量信號發(fā)生器作為目標遠控儀器，對遠程控制信號源裝置進行驗證測試，可以實現(xiàn)通過手機短信遠程對AV1443矢量信號發(fā)生器的頻率和功率設置、開關射頻以及復位等功能。

4.結束語

本文設計了一種裝置，通過最終驗證測試，該裝置可以通過接收手機短信指令，并基于SCPI指令對信號源進行遠程控制。該裝置可以應用于無人值守的信標塔等，也可擴展到對除信號源外其它儀器的遠程控制應用。

[1]李錦林．SCPI-程控儀器標準命令[J]．應用天地,2009,28(4)：65-69．

[2]AV1443矢量信號發(fā)生器技術資料．25-28．

The design and implementation of a device to remote control signal source

FAN Bin

According to the project application requirements, a device is designed to remotely set frequency and power of the signal source. It also can turn on or turn off the RF output of the signal source, switch the output polarization of signal speaker. The device fi rst receives the SMS, and then according to the contents of the message instructions, based on SCPI standard instructions to control the signal source, through the I / O port to control the polarization switch.

Remote Settings; STM32 control board; SCPI standard instructions

樊斌（1979－），男，陜西西安人，碩士，畢業(yè)于西安電子科技大學，工程師，研究方向：通信工程。