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隨著(zhù)現代戰爭的信息化和電子化，功能多樣而又精巧實(shí)用的掌上型智能設備（軍用PDA）日益受到軍方的重視。由于軍用PDA需要將衛星定位、無(wú)線(xiàn)通信、圖像攝取傳送等等功能集于一體，對于高科技戰爭中各作戰個(gè)體至關(guān)重要，國外一些國家早已從事相關(guān)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，并將此類(lèi)產(chǎn)品裝備到特定的作戰場(chǎng)合。軍用PDA產(chǎn)[/I]品根據不同的應用場(chǎng)合有不同的功能要求，涉及多種當前最先進(jìn)的技術(shù)，如嵌入式CPU應用、多任務(wù)操作系統RTOS、GIS應用、衛星定位系統定位、無(wú)線(xiàn)通信、藍牙技術(shù)、CCD技術(shù)、圖像處理技術(shù)等。本文結合一款通用的32位CPU來(lái)闡述軍用PDA的構成以及實(shí)現方法。 1．硬件實(shí)現： 根據現代軍隊的高科技作戰的特點(diǎn)，我們?yōu)檐婈牰O計的PDA就應該符合軍事的特殊要求。首先在功能上應該具有實(shí)時(shí)性強、穩定的定位功能、清晰的圖像處理傳輸、無(wú)線(xiàn)通訊等。這樣我們的硬件構成也就基本確定。 1．1．CPU簡(jiǎn)介： CPU作為PDA產(chǎn)品的控制核心，應具備低功耗、超低溫、支持LCD驅動(dòng)等功能。SHARP LH7A400是一款以ARM9為內核的嵌入式處理器。它是一個(gè)高集成的32位的ARM922T RISC精簡(jiǎn)指令集的處理器核。它恰當的提供了很多I/O功能，配合很少量的外圍邏輯就可以集成一個(gè)小型計算機系統。以下簡(jiǎn)要介紹處理器的主要特征： · 三個(gè)串行口、同步串行口（SSP）、一個(gè)IrDA紅外口 · PCMCIA/CF控制器 · AC97 Codec 接口控制器 · 可編程LCD控制器 · USB控制器 · SMART CARD 接口 · MultiMediaCard 接口 · 60個(gè)通用可編程口 · JTAG 編程接口 · 三個(gè)串口 · 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 · 看門(mén)狗時(shí)鐘 1．2．電源規劃： 軍用PDA的使用環(huán)境有相當的一部分是在野外，而野外的工作環(huán)境是無(wú)法對PDA 設備進(jìn)行經(jīng)常性的充電，但是我們的外設又非常的多，電流消耗又非常的大。這樣就存在了一個(gè)很突出的矛盾。因此在電路設計中我們要對其進(jìn)行十分細致的規劃。 首先我們這里采用大容量的鋰電池,例如1000mAh甚至更大。其次這里我們大量的采用LDO，把每一個(gè)電源消耗環(huán)節盡量的進(jìn)行細分已達到能都獨立供電或組合供電來(lái)控制設備的啟用和停止。再次對大電流設備我們要進(jìn)行獨立供電。我們不僅僅要保證系統的穩定電源需求，同時(shí)也要保證例如GPRS等模塊的大電流消耗。最后要特別注意在特定模塊部分電源啟動(dòng)時(shí)的電源沖擊問(wèn)題，如果不給予足夠的認識就會(huì )造成系統的不穩定甚至于死機。 1．3．CCD接口： CCD圖像技術(shù)可用于特定的場(chǎng)合，如偵察、探測等，借助軍用PDA的存儲、處理和傳輸功能來(lái)達到相應的軍事目的。這里我們就采用30萬(wàn)象素甚至更高分辨率的CMOS來(lái)滿(mǎn)足我們的需求。同時(shí)為了系統的實(shí)時(shí)要求我們還要添加一片FIFO來(lái)對圖像數據進(jìn)行緩存以免數據的丟失。 1．4．USB通訊接口： 通過(guò)USB 接口我們可以把例如圖像資料、 衛星定位系統航道信息等許多重要的需要另外進(jìn)行存儲和分析的信息進(jìn)行傳輸。USB1.1的接口足夠滿(mǎn)足絕大多數的數據通訊需求。這里我們采用的CPU就包含一個(gè)USB Device 接口，通過(guò)對特定寄存器進(jìn)行控制以及軟件的編寫(xiě)便可以實(shí)現數據串行通訊的需要。 1．5．衛星定位系統定位系統： 衛星定位系統(GPS)是PDA的一個(gè)十分重要的基礎部分，在戰爭中的作用已是有目共睹的。除導彈的制導等功能外，在軍用PDA產(chǎn)品中，配合軍用地圖，衛星定位系統技術(shù)能夠讓各作戰個(gè)體精確地確定自己的位置，為特殊地形下的部隊集結或特定目的的行進(jìn)提供保證。 GIS（地理信息系統）作為軍用PDA的重要應用，通常是將特定的軍用電子地圖嵌入到PDA中，并能夠縮放、旋轉和拖動(dòng)，能夠以此為平臺隨時(shí)標識作戰個(gè)體的精確地理位置。 為了實(shí)現模塊化的設計思想，我們可以采用衛星定位系統模塊來(lái)代替分離元件集成設計的方式。通過(guò)特定的串行通訊口就簡(jiǎn)單的實(shí)現了模塊與CPU的通訊。 1．6．無(wú)線(xiàn)通訊： 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)用于軍用PDA中能夠讓各作戰個(gè)體相互聯(lián)系，并與指揮中心保持聯(lián)絡(luò )。民用相關(guān)產(chǎn)品可采用GSM或CDMA技術(shù)，但作為軍用則必須通過(guò)其它方式或進(jìn)行特殊的加密。我們可以看到無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音技術(shù)是多么的重要，因此他是不可缺少的重要組成部件。這里我們采用工業(yè)或軍品級別的GSM模塊以滿(mǎn)足特定需求。 1．7．紅外接口： 紅外串行通訊接口是短距離通訊常用的方式，因其方便實(shí)用所以絕大多數的掌中設備都有紅外接口。SHARP7A400集成了紅外串行高速接口控制器，因此這里僅僅需要將其進(jìn)行電氣連接就可以實(shí)現紅外數據的發(fā)送接收。 2．軟件實(shí)現： 因為在野外情況記錄的數據往往都是不可重復記錄的，因此我們在軟件方面要充分考慮到數據備份的重要性。同時(shí)系統要保持很高的穩定性，必須具備死機后自動(dòng)重啟等多種自我保護功能。圍繞CPU必須有一層操作系統及文件系統、圖形系統等，還需要有相應的網(wǎng)絡(luò )軟件協(xié)議來(lái)處理通信。在此基礎上來(lái)構筑上層應用軟件。 因此我們選用操作系統的時(shí)候要考慮以上各種因素，目前比較流行的WINCE、Nucleus實(shí)時(shí)系統等都是比較穩定的操作系統，這個(gè)根據不同的側重點(diǎn)來(lái)選擇。同時(shí)在應用軟件上根據具體的硬件結構來(lái)編寫(xiě)相關(guān)的BSP包。 一般情況下我們的 軟件應該滿(mǎn)足以下的主要功能。整個(gè)系統由五部分組成： 1． 分系統：采用100MHZ高速ARM9處理器，64M內存，32M FLASH存儲器。內置鋰電池供電系統，可充電，連續工作10小時(shí)，待機1周。 2． 通信分系統：包括通信電路、GSM模塊和紅外模塊。支持HCI、L2CAP協(xié)議，可進(jìn)行數據收發(fā)和UART連接。能夠上網(wǎng)（數據業(yè)務(wù)），收發(fā)電子郵件，進(jìn)行短消息收發(fā)。 3． 定位分系統：采用GIS和衛星定位系統結合的方式，電子地圖能夠進(jìn)行64倍縮放，通過(guò)坐標進(jìn)行定位跟蹤，地圖可隨觸摸屏拖動(dòng)。 4． 圖像分系統：獲取并處理圖像信息。 5． 軟件分系統：底層軟件平臺為具有自主知識產(chǎn)權的全套實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統系統（RTOS），包括調度內核（KERNEL）、圖形軟件包（GRAFIX）、文件系統（FILE）以及TCP/IP軟件包等。驅動(dòng)軟件包括觸摸屏驅動(dòng)、鍵盤(pán)驅動(dòng)、串口驅動(dòng)、紅外驅動(dòng)、GSM驅動(dòng)、衛星定位系統驅動(dòng)以及CCD驅動(dòng)。上層應用軟件有電子地圖、衛星定位系統應用包、電子郵件、數字圖像處理包、GSM短消息收發(fā)包、記事本、時(shí)鐘、計算器、通信錄、畫(huà)筆等�！ � 3．結構設計： 根據軍用PDA經(jīng)常在惡劣的野外環(huán)境工作。低溫、雨雪、強電磁干擾、機械沖擊等都對PDA是很大的 考驗。這樣我們就要考慮如何保證在這樣的條件下PDA仍然要穩定的工作。電路板、連接線(xiàn)、固定螺釘、外殼等都要進(jìn)行特殊的處理。 電路板是電氣部分的主要載體。首先在電路板繪制的過(guò)程中就要考慮以上的綜合因素，采用多層電路板結構，表層盡量不走線(xiàn)，這樣就有效的進(jìn)行了EMC保護。同時(shí)在焊接調試后的電路板要進(jìn)行三防處理。這樣電路板表面就得到了很好的保護。 連接線(xiàn)是機體內不可缺少的部分我們在接口處最好進(jìn)行防水處理以及加固處理，這樣就能對機械沖擊和雨水進(jìn)行抵御。 固定螺釘一定要用防滑緊固螺釘，同時(shí)襯墊要用防滑襯墊。同時(shí)安裝后還要進(jìn)行膠固。這樣處理一般的機械震動(dòng)不會(huì )破壞PDA的緊固關(guān)系。 外殼是對PDA最重要的保護措施。這里我們采用全鋁合金來(lái)制作外殼。這樣的結構改變了塑料外殼無(wú)法抵御機械沖擊的缺點(diǎn)。同時(shí)還提供了很好的EMC保護。此外他的重量比較輕便于攜帶。 結構上的保護措施不僅僅局限于這些。通過(guò)以上的一些措施基本能夠滿(mǎn)足野外復雜環(huán)境的保護需要�！ � 4．結束語(yǔ)： 隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，軍用級別的PDA 有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。根據其技術(shù)性能和特點(diǎn)，該PDA方案可廣泛應用于如下領(lǐng)域： 1、 軍用/警用：因具有GIS系統、衛星定位系統系統和靈活的通信方式，能有效地應用于單兵作戰系統、聯(lián)絡(luò )指揮系統、巡邏和追捕系統等。 2、 航空：調度指揮系統 3、 醫用：機器人醫療控制系統 4、 鐵路：調度指揮系統 5、 工控：消防、電力等數據采集系統 6、 帶有EMAIL、上網(wǎng)功能的通用PDA |
