以完善的北鬥衛星通訊定位係統、GPRS通信網絡以及各種搭載傳感器設備等技術平台為依托，具有測量風、溫
、濕
、壓等氣象參數和采集海流

、鹽度、化(hua)學(xue)及(ji)其(qi)它(ta)所(suo)需(xu)的(de)海(hai)洋(yang)水(shui)文(wen)參(can)數(shu)
，目(mu)標(biao)定(ding)位(wei)，緊(jin)急(ji)警(jing)情(qing)上(shang)報(bao)，信(xin)息(xi)發(fa)送(song)
，統(tong)計(ji)報(bao)表(biao)等(deng)完(wan)善(shan)功(gong)能(neng)的(de)測(ce)報(bao)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)的(de)研(yan)發(fa)有(you)著(zhe)更(geng)加(jia)廣(guang)闊(kuo)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)雙(shuang)向(xiang)通(tong)信(xin)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)方(fang)案(an)。具(ju)有(you)低(di)功(gong)耗(hao)、微型化、接口豐富、可靠性高等特點，可提供船舶定位、海上通信、遇險求救等多種功能服務，可提升安全防範能力，因而對相關行業主管部門具有重要意義。

ARM9處理器S3C2440A

基於ARM920T內核的S3C2440A作為係統中央處理器
，配備128M的SDRAM

，256M的NAND FLASH和16M的NOR FLASH
，以應對嵌入Linux操作係統所消耗的內存。S3C2440A集成了MMC/SD卡讀寫控製器，LCD與觸摸屏接口
，3路UART串口，1路主控與1路從動USB接口，1個IDE接口可掛接大容量硬盤，實時時鍾，AC‘97音頻接口、多至130個通用IO口等眾多硬件資源。S3C2440A內部集成的3路串口可通過外接簡單的RS232電平轉換芯片，分別連接北鬥衛星通訊定位終端
、GPRS模塊和風傳感器。此外
，ARM9處理器S3C2440A通過內部集成的兩路SPI接口可外接16位ADC，以外接溫度、濕度、鹽度、壓力等傳感器。S3C2440A的通用IO口作為開關量輸入檢測和輸出控製接口，並可根據用戶需求進行擴展。與此同時，S3C2440A 還可滿足連接以太網控製器，USB外設
，電子羅盤、海流計、水聲傳輸等可擴展應用需求。

北鬥衛星通訊模塊電路設計

北鬥衛星通訊模塊電路的設計可以從信號接收
、信號處理及功能界麵顯示三個層次加以展開，相對應采用性價比高的北鬥衛星通訊終端

，並設計出串口通訊電路與 LCD液晶顯示電路。北鬥衛星通訊模塊可選用UM220模塊
，該模塊支持北鬥二代（BD2）與GPS雙係統導航授時，具有尺寸小（僅 40×30×3.7mm）
、功耗低（僅350mW）
、集成度高等優點，該模塊三維定位精度為3m，速度精度為0.1m/s，數據更新率可達1Hz。UM220還配有衛星顯控軟件CDT（Control&Display Tool），該軟件提供簡約的圖形用戶界麵，可便捷地控製衛星接收機並進行功能能夠設置，獲取所需信息。北鬥衛星通訊模塊電路主要包括 UM220接口、天線、後備電源、複位及串口通訊電路
，其電路原理圖如圖1所示。
ARM9處理器S3C2440A的串口0引腳TXD0、RXD0與 UM220的RXD3
、TXD3相連接構成串口通訊電路。S3C2440A的引腳GPE0與UM220的PPS引腳連接，可接收UM220輸出的脈寬與極性可調的PPS信號；S3C2440A的引腳GPE1可編程。


輸出脈寬與極性可調的事件信號提供給UM220的EVENT引腳。UM220供電電源引腳VCC與GND間並聯有電解電容CT1和陶瓷電容C1，以濾除高頻與低頻雜波信號，使得UM220供電電源穩定純淨

，且電壓峰峰值不超過50mV。UM220具有精確授時功能
，為維持係統時鍾，UM220的VBAT引腳經限流電阻R1與壓降二極管D2、 D3接有3V鋰電池。其中

，二極管D3壓降0.3V
，而D2壓降0.7V，以確保UM220的VBAT引腳平時由主電源3.3V供電，而主電源失電時，則由後備電源3V鋰電池供電。UM220的GNSS_ANT引腳在PCB電路板需要布線50Ω以匹配天線阻抗
，然後外接北鬥衛星蜂窩天線。此外，電阻R2、 R3與電容C2及二極管D1構成穩定的低電平複位電路，且低電平保持時間大於2ms。
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GPRS模塊電路設計

測報儀主要依賴衛星通訊網絡進行數據通訊與定位，為降低測報儀係統功耗及運營成本
，則可選用GPRS/CDMA網絡進行遠程通訊。GPRS模塊外圍應用電路設計包括模塊啟動電路、數據通信電路、語音通信電路及SIM卡應用電路。GPRS模塊可選用西門子公司的MC55。MC55是西門子公司推出的新一代。


無線通信GPRS模塊，可以快速可靠地實現係統方案中的數據

、語音傳輸、短消息服務和傳真，模塊結構緊湊

，重量輕
，內置TCP/IP協議找
，由AT指令控製可使應用程序很容易地接入網絡。GPRS模塊電路主要包括MC55接口、SIM卡電路、啟動電源及與S3C2440A連接的串口通訊電路，其電路原理圖如圖5所示。S3C2440A串口1的RXD1，TXD1引腳與MC55的TXD0、 RXD0引腳連接構成串口通訊電路。MC55的CCGND、CCIN、CCREST
、CCIO

、CCVCC與CCCLK引腳組成SIM卡接口，並接有濾波電容C4
、C5。MC55的供電電源VBATT由5V經二極管D2降壓得到。S3C2440A的GPE3驅動控製MC55的IGT引腳，使其進入正常工作模式；S3C2440A的GPE2可檢測MC55的RING引腳輸出的脈衝信號
，以決定係統是否休眠進入低功耗狀態。為了在有GPRS數據信息傳送時產生同步信號，可通過配置MC55的SYNC引腳控製發光LED狀態指示來實現。當有數據發送時，SYNC引腳輸出高電平使得三極管T1基極導通
，則紅色發光二極管LED1被點亮。

16位ADC電路設計

S3C2440A可通過自身的SPI接口級聯多片高精度快速16位ADC芯片，以實現溫度
、濕度、鹽度、壓力等多種傳感器模擬信號的采集與數據轉換。16位ADC芯片選用ADI公司的AD7798，AD7798具有適合高精度測量應用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端

，內置一個低噪聲16位Σ-Δ型ADC，其中含有3個差分模擬輸入，還集成了片內低噪聲儀表放大器，因而可直接測量輸入小信號。圖6中給出了S3C2440A通過SPI接口連接1片AD7798
，用以測量。

溫度、壓力及鹽度數據的電路原理示意圖。S3C2440A的SPICLK1、SPIMOSI1
、SPIMISO1與GPE4引腳構成SPI接口分別連接AD7798的串行時鍾（SCLK）、數據輸入（DIN）、數據輸出（DOUT） 和片選。以AD7798的第3模擬通道測量溫度為例，熱敏電阻與3個精密電阻R14、R15
、R16構成不平衡電橋，輸出的差分小信號經R18、C13、 R17、C14及C12構成的雙路RCπ型一階低通濾波電路
，連接AD7798的AIN3+與AIN3-引腳。

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