基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)研究

張明璐

近幾年來，我國(guó)航天事業(yè)不斷發(fā)展，電子通信作為其最為關(guān)鍵的系統(tǒng)，目前正在朝著自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，而該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，主要就是因?yàn)閼?yīng)用了DSP技術(shù)，其可以有效保證通信質(zhì)量，使信號(hào)在穩(wěn)定的環(huán)境中持續(xù)傳輸，但如何發(fā)揮DSP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為電子通信系統(tǒng)建設(shè)中必須研究和解決的問題。因此，本文對(duì)DSP技術(shù)進(jìn)行了深入的分析和研究，并進(jìn)行了科學(xué)、規(guī)范的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

一、前言

隨著社會(huì)環(huán)境的不斷變化，航空航天事業(yè)擁有了更加廣闊的發(fā)展空間，電子信息系統(tǒng)的綜合性能面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在應(yīng)用以往電子通信系統(tǒng)的過程中，電子通信通道已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的不適用性，并且無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通信信號(hào)傳輸質(zhì)量始終無法提升。因此，經(jīng)過深入的分析和研究，成功將DSP技術(shù)在電子通信系統(tǒng)中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，使通信問題得到順利的解決。

二、系統(tǒng)總體架構(gòu)概述

將DSP技術(shù)在通信系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，整體可以分為不同的層面，其中軟件部分非常關(guān)鍵，其可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體性的操控，使所有程序受到一定的控制，當(dāng)軟件發(fā)出指令后，會(huì)應(yīng)用固定軟件完成所有操作，并且在軟件的應(yīng)用下也可以保證硬件與所處環(huán)境相適應(yīng)。而在硬件部分，系統(tǒng)以物理基礎(chǔ)為主，如果硬件性能與系統(tǒng)運(yùn)行要求存在差異，將會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的制約。另外，在整體系統(tǒng)構(gòu)架中，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)試，以保證系統(tǒng)處于全面的優(yōu)化狀態(tài)，使硬件與軟件可以在穩(wěn)定的環(huán)境中持續(xù)運(yùn)行。應(yīng)用DSP技術(shù)，需要對(duì)系統(tǒng)構(gòu)架進(jìn)行科學(xué)、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，避免設(shè)計(jì)的繁瑣性和復(fù)雜性，才能保證軟件與硬件兼容，提高數(shù)字信號(hào)的處理效果。

三、DSP系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

針對(duì)于硬件部分，必須合理選擇DSP芯片，DSP控制模板由功能模板與DSP芯片共同組成，缺一不可。

（一）在本文中使用的芯片可以滿足系統(tǒng)的所有功能，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的控制，同時(shí)又可以與其他功能單元進(jìn)行緊密的配合。即使具有特定的通訊要求，也可以應(yīng)用最為先進(jìn)的技術(shù)完成數(shù)據(jù)交換，并在不同環(huán)境下進(jìn)行使用，不僅可以滿足通信方面的要求，同時(shí)又可以對(duì)下機(jī)位問題進(jìn)行兼顧。

（二）在總線性模塊部分，該模塊主要可以接收不同的數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的處理，完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并為查詢提供幫助。

（三）在設(shè)計(jì)通信模塊時(shí)，一般會(huì)以具有智能性的控制器作為收發(fā)器，從而在同一時(shí)間完成所有模塊數(shù)據(jù)的采集，并且可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，具有非常重要的功能。為了保證模塊可以發(fā)揮真正的作用，在不同的范圍進(jìn)行應(yīng)用，還需要不斷延伸模塊與PC機(jī)的串行接口，如此就可以在模塊中完成所有數(shù)據(jù)的收集，并在上位機(jī)中統(tǒng)一發(fā)送。在以往的電子通訊系統(tǒng)中，信息采集后需要對(duì)信息進(jìn)行再次的處理，并通過特殊通道傳送，在傳輸?shù)倪^程中很難保證信息的真實(shí)性和信息的完整性，使得傳輸存在極大的困難。而采取直接傳輸?shù)姆绞?，可以從根本保證傳輸質(zhì)量，使信息在最短的時(shí)間內(nèi)迅速完成傳輸。

（四）當(dāng)設(shè)計(jì)完硬件后，為了使硬件可以發(fā)揮真正的作用，必須做好軟件設(shè)計(jì)，在對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證系統(tǒng)軟件具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性，便于后期維護(hù)。

應(yīng)用DSP的航空電子通信系統(tǒng)，可以有效保證信息的及時(shí)性，系統(tǒng)處理器需要在最快的時(shí)間內(nèi)處理完所有軟件。例如，當(dāng)對(duì)應(yīng)信號(hào)接收后，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行針對(duì)性的分析和快速的處理，并作出正確的判斷，然后輸入與之對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，使動(dòng)作可以在最快的時(shí)間內(nèi)迅速完成，在此過程中如果花費(fèi)的時(shí)間較多，則可能會(huì)影響整個(gè)信系統(tǒng)的進(jìn)程，使系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)良好的性能。

在航空電子通信系統(tǒng)中，如果應(yīng)用DSP技術(shù)，可以有效保證系統(tǒng)的可靠性。這主要就是針對(duì)系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行來說的。通常情況下，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)故障問題，在此情況下必須馬上采取針對(duì)性的措施，對(duì)故障進(jìn)行分析和解決，避免故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，有效保證系統(tǒng)的可靠性。

基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)，在后期維護(hù)方面具有極強(qiáng)的便利性。航空電子通信設(shè)備精密性較強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)與功能可以對(duì)通信效果產(chǎn)生直接的影響，在此情況下很難一次完成所有系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和控制。因此，必須采取切實(shí)有效的措施，保證系統(tǒng)的良好運(yùn)行，為后期維護(hù)提供方便，即使需要調(diào)試也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、基于DSP系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)需要以硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以保證維護(hù)便利，提升系統(tǒng)可靠性為主要的設(shè)計(jì)原則。在具體設(shè)計(jì)過程中，必須保證DSP技術(shù)可以與系統(tǒng)功能相符，滿足實(shí)時(shí)性要求。這種實(shí)時(shí)性主要表現(xiàn)于軟件在對(duì)工作進(jìn)行處理時(shí)，可以快速完成，及時(shí)反饋信號(hào)，使系統(tǒng)可以在第一時(shí)間內(nèi)完成操作。如果無法保證實(shí)時(shí)性，就會(huì)使系統(tǒng)處理時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)整體運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

其次，DSP技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須保證可靠性，即使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，系統(tǒng)也可以馬上采取措施解決故障，避免故障對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，特別是在其他軟件受到外界因素影響時(shí)很容易出現(xiàn)異常情況，所以，必須以自動(dòng)控制的方式進(jìn)行處理。

最后，需要不斷加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的維護(hù)便利。電子通信系統(tǒng)中所有軟件要求都非常嚴(yán)格，這些設(shè)備的功能與結(jié)構(gòu)都必須保證其可以與系統(tǒng)運(yùn)行相一致，在運(yùn)行過程中有時(shí)會(huì)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。因此，DSP技術(shù)下的通信系統(tǒng)必須保證維護(hù)的便利性。除此之外，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，也需要對(duì)不同機(jī)位的軟件設(shè)計(jì)工作加強(qiáng)關(guān)注和重視，使下機(jī)位軟件可以在不同程序中靈活應(yīng)用。

五、系統(tǒng)的調(diào)試方法

在保證系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)沒有任何問題的情況下，還需要調(diào)試系統(tǒng)。特別需要注意的是，DSP系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，所以在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況有針對(duì)性的進(jìn)行選擇調(diào)試方法。以JTAG系統(tǒng)為例，在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，必須對(duì)電路板模板進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，對(duì)系統(tǒng)輸出電源情況有及時(shí)的了解，當(dāng)對(duì)DSP系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)確定后，才能進(jìn)行相關(guān)調(diào)試。尤其需要注意的是，在調(diào)試過程中，無論哪一機(jī)位都需要使用同一方式進(jìn)行測(cè)試，以保證測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。在對(duì)軟件方面進(jìn)行調(diào)試時(shí)，程序結(jié)構(gòu)可以作為調(diào)試的重點(diǎn)內(nèi)容，以保證可以在最短的時(shí)間內(nèi)迅速完成調(diào)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的故障問題，并進(jìn)行針對(duì)性的處理，使系統(tǒng)可以在穩(wěn)定的環(huán)境中持續(xù)運(yùn)行。

六、 結(jié)論

綜上所述，航天電子通信系統(tǒng)分為不同的部分。其中硬件軟件等是其最為主要的部分，軟件設(shè)計(jì)可以對(duì)程序進(jìn)行有效的控制，而硬件設(shè)施必須依賴于軟件的調(diào)動(dòng)，兩者互相影響，互相促進(jìn)，以保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須合理應(yīng)用DSP技術(shù)，充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從不同的角度進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的設(shè)計(jì)。運(yùn)用模塊化的方式，可以為系統(tǒng)后續(xù)維護(hù)提供便利，在實(shí)際過程中還需要采用智能糾錯(cuò)的方式進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)，使問題可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化設(shè)計(jì)效果。

作者單位：河南大學(xué)