基于pC/OS—II散射天线对准系统设计和实现摘要：针对散射通信系统开通自动化程度较低的问题，提出了一种基于11C/OS-II的散射天线对准系统的设计方法。描述了散射天线对准系统的硬件和软件体系结构，介绍了适应散射天线对准的算法设计及对准流程，重点说明了软件系统中的任务规划和任务间通信机制，实现了散射通信系统中的天线自动对准。解决了以往手动进行天线对准时效率低、精度差的问题。关键词：天线对准散射通信UC/OS-II嵌入式系统中图分类号：TM929.5文献标识码：B文章编号：1007-9416(2013)03-0151-02通信系统的快速开通一直是判断其实用性的重要指标之一。在当前的散射通信系统应用中，其快速开通主要则主要受限于天线对准。以往的散射通信天线对准是借助于仪器进行人工对准，其天线对准的速度慢且对准精度也存在很大主观性。因此设计一个自动化程度高、对准速度快、精度高的散射天线自动对准系统具有非常重要的意义。对于一个天线自动对准系统，不仅同时承担接收电平采样、天线驱动控制、天线状态检测和人机接口处理的任务，且必须保证实时性，对CPU的处理能力及软件执行效率要求非常髙，因此本文提出基于Arm处理器和HC/OS-II嵌入式系统的设计方法，采用多任务处理机制，任务间通过消息队列方式进行信息交互，从而实现协同工作与并行处理，提高系统的工作效率。PC/OS-II是一种使用方便的、占先式、多任务、可固化、可裁减、移植性非常强的嵌入式实时操作系统［1］。它移植方便、实时性好，适用于多种MCU、MPU和DSP,非常适合于工业控制领域。因此，基于UC/OS-II开发会使得编制、扩展、管理和维护软件系统变得简捷、方便，将成为开发高性能天线对准软件的重要保障。1总体设计1.1硬件设计天线对准系统包括天线对准设备，以及车载天线、天线驱动单元、天线控制器、散射通信设备、手持GPS、电子罗盘等。天线对准软件工作在天线对准设备硬件平台上，通过天线对准设备发出指令控制其它设备及接收其它设备数据，协同完成天线对准功能。天线对准设备内部控制单元选用的是TI公司的一款ARM微控制器，其基于Cortex-M3内核，包含串口、网口、SPI等丰富的外设，同时具备扩展总线功能及A/D采样功能，处理能力强，满足系统需求。ARM微控制器提供3个串口，分别用于接受网管控制、接收电子罗盘信号、控制天线控制器；通过其扩展总线功能和FPGA连接，由FPGA内部逻辑实现人机接口处理及A/D采样功能，从而达到减轻处理器工作压力，提升系统性能的目的。其功能组成框图如图1所示。1.2软件设计软件采用分层模块化设计，上层的应用功能完全独立于底层和接口的实现细节，能够快速适应用户需求和底层接口的变化，具有很好的可扩展性、可裁剪性和可重用性。根据系统功能和硬件特性，本软件共分为应用服务层、中间处理层和接口任务层。其中应用服务层负责向用户提供各种操作显示界面；中间处理层是软件的核心，负责控制任务接口层各模块的启动和运行，并维护软件运行过程中的各种信息，在各模块之间完成信息分发和共享；接口任务层则负责与各外部系统或者设备进行通信，以实现数据的接收和分发。软件的体系结构如图2所示。(1)应用服务层负责向用户提供各种显示和操作界面。允许用户监视系统内各个模块的工作状态，查看当前接收信号强度、天线方位角、天线工作状态和电子罗盘角度；允许用户发起粗略对准和精确对准操作；(2)中间处理层负责维护系统运行中的各种信息，并在相关条件触发时完成相应的任务调度及事件处理。该模块接收应用服务层的各种操作请求，并转发到相应的接口控制模块；同时该模块还负责处理来自接口任务层的各种状态信息和控制反馈信息，并转发到应用服务层处理；（3）接口任务层包括接收电平采样、天线控制、网管接口、电子罗盘、键盘扫描及时间处理等模块。其中A/D采样模块完成对接收信号电平的实时采样功能；网管接口负责完成与散射通信系统的网管单元的通信功能；电子罗盘模块则负责接收电子罗盘发来的方位信号；天线控制模块完成与天线控制器的通信功能，实现对天线的驱动控制；键盘扫描模块完成对用户按键的扫描，作为界面操作控制的输入接口。天线对准过程分为粗略对准和精确对...