摘要：2kW短波发射机广泛应用于青海、云南、新疆、西藏等多个省的广播实验台，该设备工作的稳定性、可靠性关系着当地社会的稳定团结。为了做好2kW短波发射机的检修维护工作，提高发射机工作的稳定性和可靠性，本文主要对某型短波发射机的显控单元的工作原理进行分析，掌握其主要的工作原理和工作流程，为后续的设备检修维护做技术积累。
关键词：控制；DSP；串口通信；数码驱动；报警；ADC；滤波器选通
1概述
2kW短波发射机在实验台承担着及其重要的播出任务，对短波发射机工作原理的掌握将大大提高安全播出工作的保障力度。短波发射机显控单元是发射机的人机交互、控制、通信、数据采集、报警保护的关键部分。
2显控单元组成
显控单元主要采用DSP芯片TMS320F2812为核心处理器，完成人机接口、数据设置和保存、告警信号检测、8段滤波控制、PPT检测、正反向功率采集、与处理板通信、遥控接口等功能，如图1所示。
图1 显控单元原理框图
而显控软件则实现的主要功能如表1所示。
表1
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3显控单元工作原理
显控单元的DSP电路及软件通过键盘按键扫描实现人机交互，从而实现发射机的全面板控制；通过数码管驱动芯片驱动数码管实现发射机工作状态的显示；与存储电路交互实现工作状态的存储与调用；根据不同的输入频率通过八段滤波选通电路选择对应的谐波滤波器分段，从而实现对谐波分量的有效滤除；通过ADC电路实现各种工作状态和报警信息的采集；通过串口通信电路实现与处理板的通信交互，通过遥控接口实现外部的远程全面板控制；通过报警电路当发射机出现报警时，实现声光提醒，提醒值班员及时处理。
3.1 DSP电路
DSP电路主要由TMS320F2812芯片、外围电路及DSP程序组成，TMS320F28335芯片是属于 TMS320C28x DSP 系列器件，是适用于高要求控制应用的高度集成和高性能的 解决方案。
3.1.1 TMS320F2812特性
?高性能静态 CMOS 技术
o150MHz（6.67ns 周期时间）；
o低功耗（135MHz 时为 1.8V 内核电压，150MHz 时为 1.9V 内核电压，3.3V I/O）设计。
?支持 JTAG 边界扫描
oIEEE 标准 1149.1-1990 IEEE 标准测试访问端口和边界扫描架构。
?高性能 32 位 CPU (TMS320C28x)
o16 × 16 和 32 × 32 MAC 操作；
o16 × 16 双 MAC；
o哈佛 (Harvard) 总线架构；
o连动运算；
o快速中断响应和处理；
o统一存储器编程模型；
o4M 线性程序/数据地址范围；
o高效代码（使用 C/C++ 和汇编语言）；
oTMS320F24x/LF240x 处理器源代码兼容。
?片上存储器
o高达 128K × 16 的闪存；
o1K × 16 OTP ROM；
oL0 和 L1：2 块 4K × 16 的单周期访问 RAM (SARAM)；
oH0：1 块 8K × 16 的 SARAM；
oM0 和 M1：2 块 1K × 16 的 SARAM。
?引导 ROM (4K × 16)
o具有软件引导模式；
o标准数学表。
?外部接口 (F2812)
o总内存大于 1M × 16；
o可编程等待状态；
o可编程读取/写入选通计时；
o三个独立芯片可选。
?字节序：小端字节序
?时钟和系统控制
o片上振荡器；
o看门狗计时器模块。
?三个外部中断
?可支持 45 个外设中断的外设中断扩展 (PIE) 块
?三个 32 位 CPU 计时器
?128 位安全密钥/锁
o保护闪存/OTP 和 L0/L1 SARAM；
o防止固件逆向工程。
?电机控制外设
o两个事件管理器（EVA，EVB）；
o与 240xA 器件兼容。
?串行端口外设
o串行外设接口 (SPI)；
o两个串行通信接口 (SCI)，标准 UART；
o增强型控制器局域网络 (eCAN)；
o多通道缓冲串行端口 (McBSP)。
?12 位 ADC、16 通道
o2 × 8 通道输入多路复用器；
o两个采样保持；
o单个/同步转换；
o转换速率快：80ns/12.5MSPS。
?多达 56 个通用 I/O (GPIO) 引脚
3.1.2 DSP电路原理
通过DSP软件配合实现发射机的键盘操作控制、远程遥控、报警保护处理、各单元的控制与工作状态采集、液晶显示、参数存储等功能。DSP及其外围电路如图2所示：
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图2 DSP电路
电路中网络标号GPA0～GPA7为键盘按键的行列扫描引脚，其中GPA0～GPA3为键盘的列扫描，GPA4～GPA7为键盘的行扫描，通过行和列的扫描定位出被按下的按键，该电路可以实现4×4共16个按键的识别。
网络标号GPA8～GPA15共8个引脚主要是根据软件驱动8个开关三极管的导通，从而实现8段滤波控制。
电路中网络标号GPB5～GPB15和GPF8～GPF10、GPF12、GPF13、SCK、RCK、SI共19个引脚主要是控制数码管驱动芯片，从而实现数码管显示。
网络标号GPF11引脚是接收遥控开关信号，根据遥控开关的开/闭来判断发射机是否处于遥控状态，如果处于遥控状态则屏蔽本地键盘操作，通过串口接收按照规定协议格式发送的控制命令，从而实现发射机远程控制。
网络标号GPF6、GPF7、GPE0为报警信号输入、报警时的声光处理、以及发射信号输出等引脚。
网络标号为SPICLK、SPISTE、SPISIMO、SPISOMI为SPI接口，与存储芯片进行SPI通信。
网络标号为GPB0、GPB1、GPB2、GPD0、GPD1、GPD5为SPI接口，主要是与处理板通信，设定工作状态。
网络标号为RXA、TXA和RXB、TXB为串口A和串口B的接收和发送引脚。
网络标号为ADC0和ADC1为DSP的模拟数据采集引脚，主要是采集发射基的正反向功率电平。
3.1.3参数存储电路
参数存储电路采用带电可擦可编程只读存储器(EEPROM),用来存储发射机的关键工作参数如正向功率保护值、反向功率保护值、谐波滤波器分段频率、跳频时间间隔、信道存储等等。存储器采用集成电路CAT25C256实现。CAT25C256是一款256K存储容量的SPI通信接口的CMOS EEPROM。参数存储电路如图4所示：
图
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3 参数存储电路
存储芯片通过SPI接口（网络标号SPICLK、SPISTE、SPISIMO、SPISOMI）与DSP芯片进行数据的交互。
3.1.4串口通信电路
串口通信电路包含2路RS232串口，主要用于与上位机通信实现发射机远程遥控，与处理板通信，实现对发射机工作状态的控制交互。2个串口通过集成电路SP3232直接与DSP的A、B两个串口连接，实现串口通信。串口通信电路有如图4所示：
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图4 串口通信电路
3.1.5数码显示驱动电路
数码显示驱动电路主要是用来实现DSP通过IO口与数码驱动芯片LVC4245ADWR、74HC595D进行数据交互来驱动发射机的数码管，从而实现操作界面以及参数的显示，电路如图6所示。
其中，LVC4245ADWR是OCTAL总线收发器和3.3V至5V的SHIFTER与三态输出器，可以实现双向电压转换，A端口电压为5.5V，B端口电压为2.7V至3.6V。
74HC595D是一颗高速CMOS8位三态移位寄存器/输出锁存器芯片，包含一个8位串行输入与并行移位寄存器，并提供一个
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8位D型存储寄存器。存储寄存器具有8位3台输出。
图5 液晶显示驱动电路图
3.1.6八段滤波器选通电路
八段滤波器选通电路主要是实现DSP根据发射机工作频率，驱动选择滤波器相对应的频段，滤波器共有八个频段，如图7所示。其中V8～V15为8个NPN型BD679开关管。LVC4245ADWR为上文提到的驱动器，即DSP电路通过网络标号为GPA8～GPA15引脚经过芯片LVC4245ADWR进行电压转换后驱动BD679的导通，使得BANG1～BANG8与地短路，从而实现谐波滤波器的选通继电器的闭合，进行频段切换。
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图6 八段滤波器选通电路
3.1.7 ADC电路
ADC电路（模数采集电路）主要是通过分压的方式采集发射机的正向功率电平、反向功率电平，通过DSP处理后根据设定值进行报警和保护，如图8所示。正向功率电平和反向功率经过电容滤除杂波后，经过电位器进行分压调节，然后给到DSP的ADC接口进行模拟电平的采集，采集后转换成数字信号进行相关的处理。
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图7 ADC电路
3.1.8报警电路
报警电路主要是当发射机出现报警时，控制模块根据报警类型对发射机做出降低功率、关闭发射等处理并发出声音警报，如图8所示：
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图8 报警电路
4总结
通过对显控单元的原理分析，深入地掌握了显控单元的工作流程和原理，理解了发射机的人机交互、数码显示、控制、保护等过程。对后续做好设备检修维护,保障安全播出打下了坚实的基础。