基于C8051F500 單片機的微波功放內部參數修改的探究

中國電子科技集團公司第十三研究所 潘海波

伴隨著時代的進步和科技的發展，微波功放已經從單獨的微波性能需求逐漸向包含對數字信息需求的方向發展。相對于過去的微波功放產品，近年來微波功放大部分都包括外部通信、衰減、移相、輸出功率檔位切換、工作狀態實時采集等需求，單片機也越來越多的應用于微波功放。鑒于各個微波功放的微波性能并非完全一致，這就導致單片機中軟件的個別參數并非完全一致，隨著同型號微波功放樣需求數量的增多，勢必導致軟件數量增多，不利于軟件管理。因此，如果將不一致的參數可以通過外部通信接口進行設置修改，很大程度上便利了微波功放的調試和軟件的管理。現以RS232 串口修改微波功放內部參數為例進行說明。

1 微波功放內部參數設置流程簡述

微波功放需要進行修改的參數通常為輸出功率擬合公式系數、電壓擬合公式系數、電流擬合公式系數、電壓告警門限、電流告警門限、溫度告警門限，具體信息如表1所示。微波功放內部控制器使用單片機C8051F500，微波功放與控制端連接使用RS232 串口，如圖1 所示。控制端通過上位機界面發送參數修改指令，微波功放內部的C8051F121 判斷指令格式是否正確，如果指令格式正確則進行指令解析，根據解析結果執行響應的參數修改，修改完成后進行數據更新，然后向控制端回報修改結果，整個修改流程結束，具體流程如圖2 所示。

圖1 微波功放與控制端連接方式Fig.1 Connection mode of microwave power amplifier and control terminal

圖2 參數設置流程Fig.2 Parameter setting process

2 C8051F500 單片機程序

微波功放使用Silicon 公司的51 單片機C8051F500，該單片機是一個高集成、低功耗的八位嵌入式微處理器，CIP-51 內核與MCS-51TM 指令集完全兼容，50MHz 時鐘頻率下的峰值處理速度可達50MIPS，支持18 個中斷源，中斷類型包括查詢和觸發兩種方式。除CIP-51 內核外，器件還集成了豐富的模擬和數字資源，包括4K字節的數據存儲器，CAN、LIN、SMBus、UART、SPI串行接口，4 個定時器，6 個可編程計數器陣列通道，內部穩壓器，32 通道的12 位ADC，內部電壓基準和溫度傳感器，2 個電壓比較器以及C2 調試端口。此外，內部高精度振蕩器可產生24MHz 內部時鐘頻率，通過內部時鐘乘法器可產生最高50MHz 的時鐘頻率。

本次設計使用單片機C8051F500 的內部24MHz 時鐘，串口通信速率為9600bps，1 位停止位，8 位數據位，無奇偶校驗位。微波功放需要配置的參數共6 種9 個參數，具體信息如表1 所示。C8051F500 單片機與控制端之間的通信協議幀如表2 所示。

表2 單片機與控制端之間的通信協議格式Tab.2 Communication protocol format between MCU and control terminal

C8051F500 接收到正確格式指令后進行指令分類，然后對單片機自帶Flash 中存儲參數位置的數據進行擦除、寫入和讀取，最后更新參數數據。各個參數在C8051F 內部Flash 存儲位置如下:

（1）電壓參數存儲起始位置為0x1a00，占用6 字節；

（2）電流參數存儲起始位置為0x1a06，占用6 個節；

（3）輸出功率參數存儲起始位置為0x1a10，占用6字節；

（4）高溫告警門限參數存儲起始位置為0x1a0C，占用1 字節；

（5）過壓告警門限參數存儲起始位置為0x1a0D，占用1 字節；

（6）欠壓告警門限參數存儲起始位置為0x1a0E，占用1 字節；

（7）過流告警門限參數存儲起始位置為0x1a0F，占用1 字節；

C8051F500 軟件程序中涉及到的主要函數如下:

（1）指令分類相關函數

（2）對Flash 更改相關函數

（3）更新參數數據函數

3 上位機界面

控制端上位機界面利用C#語言編寫，控制端上位機界面如圖3 所示，上位機界面共分為參數設置、參數查詢、數據三個區域。參數設置區域用于進行功率參數、電壓參數、電流參數、告警門限數值修改，參數查詢用于顯示當前參數數值，數據部分用于顯示發送、接收到的數據內容和數據幀數。

圖3 上位機參數設置界面Fig.3 Upper computer parameter setting interface

4 結語

通過該種方式設置修改微波功放的內部參數，更適用于需生產數量較多的微波功放，這樣不僅避免了微波功放之間因內部參數不一致產生多個軟件程序的問題，同時也可以縮減產品的調試時間。經過使用之后發現，日后還可以增加微波功放軟件程序更新等更多功能，后續將繼續進行改進。