動目標識別系統的關鍵技術及基于Z85C30芯片實現其串行通信

引言

動目標識別系統（MIS）是一種能自動識別運動目標并能獲取目標各種信息的系統，同時，MIS還可以幫助移動目標將自身信息發射給別的目標。MIS使用的是一種開放式通信網絡，而且任何使用MIS的移動目標均無需授權，可以隨時接入網絡。現在，這種系統已經應用于海事管理中的船舶識別和通訊。今后，動目標識別系統（MIS）的應用領域會變得越來越廣闊。

利用動目標識別系統（MIS）的動態信息（本目標的方向、位置、速度等信息）及靜態信息（如本目標編號和目標名稱等信息），再配合全球定位系統（GPS），然后通過甚高頻（VHF）信道向附近的一定范圍及管理中心進行廣播，使鄰近的動目標及管理中心能及時掌握目標的動靜態信息，同時，目標也可以獲取這一區域內其它動目標的動靜態信息。這種系統可使多個動目標之間及時獲取對方信息并可立刻互相通訊，以便在必要的時候采取必要行動，避免各種事故的發生。

1、動目標識別系統（MIS）的關鍵技術

1.1高級數據鏈路控制規程（HDLC）

MIS的數據控制采用高級數據鏈路控制規程（HDLC）。HDLC是面向比特的協議，使用位填充來保證數據的透明性。HDLC規程具有透明傳輸、控制簡單、可靠性高、傳輸效率高的特點，因而具有極大的靈活性。圖1所示是MIS系統的HDLC數據結構。

動目標識別系統的關鍵技術及基于Z85C30芯片實現其串行通信

數據分組中，分組應從左向右發送。除訓練序列以外，這一結構應該同普通的HDLC結構完全一樣。采用訓練序列的目的是為了VHF接收機進行同步調整。開始和結束標志采用7Eh來標志一幀信息的開始和結束。數據部分的長度為168bit，信息ID為6 bit，范圍為0～63，主要用于信息類型的標識，也就是標識發送臺的模式。該結構的通信狀態包括同步類型及子信息等。幀校驗序列FCS一般采用循環冗余校驗（CRC）。

1.2 TDMA協議

MIS訪問數據鏈的控制采用時分多址（TDMA）技術。根據不同的應用和操作模式，可采用不同的四種TDMA協議，包括SOTDMA（Self-or-ganized TDMA自組織時分多址）、ITDMA （Incre-ment TDMA增量時分多址）、RATDMA（RandomAccess TDMA隨機接入時分多址）、FATDMA（Fixed Access TDMA固定接人時分多址）。這四種協議可以適用不同的應用環境，但它們的操作是連續的、平行的。

2、串行通信控制器Z85C30簡介

Z85C30芯片內部有兩個完全分離的信道（信道A和信道B），每個信道都有15個控制寄存器（包括發射緩存器、2個同步字寄存器和2個波特率定時常數寄存器），兩個信道的內部結構基本相同。

對寄存器的讀寫操作一般需要一次寫操作和一次讀（寫）操作。其中第1次寫操作是給寄存器WRO賦值，以使其指向需要讀寫的寄存器。第2次（讀）寫操作才是對需要讀寫的寄存器進行的操作。Z85C30芯片復雜的功能就是建立在對這些寄存器的不同初始化的基礎上的。

Z85C30芯片與MCU的數據交換能以許多方式實現，包括查詢、等待、中斷驅動或DMA驅動方式。具體采用什么方式，應當根據不同的使用場合來進行選擇。

Z85C30芯片可以設置為4種工作模式，包括同步方式、異步方式、HDLC方式以及面向字節同步方式。每一種工作方式的設定都應當按相應的步驟來實現。

3、MIS中串行通信部分的硬件結構

動目標識別系統（MIS）中的串行通信主要是MIS協議幀的實現。圖2所示是其硬件模塊的主要結構。

動目標識別系統的關鍵技術及基于Z85C30芯片實現其串行通信

圖2所示是STC89C58RD+單片機為處理器，以串行通信控制器Z85C30和GMSK調制解調器CMX589為外部電路組成的一個嵌入式系統，可用于完成HDLC數據的打包和拆包，以及將數字信號調制成GMSK信號。

4 、MIS系統串行通信的軟件實現

程序運行的開始，都要初始化單片機，并設置中斷和初始化串口。Z85C30的各種狀態都使用中斷處理程序來處理才能使程序的執行效率達到最高。

將Z85C30發射通道設置成雙字節同步模式，同步字節為55H，并且向發射緩沖寄存器寫入55H，便可實現MIS系統要求的訓練序列。在這種模式下，在使能發射后，先發射同步字節，同步字節發射完成后再發射數據。當發射緩沖寄存器為空時，Z85C30會設置發射緩沖寄存器空標志位，如果Z85C30允許發射中斷，這時就可產生中斷。在中斷處理程序中可以判斷訓練序列是否發射完畢。

要發射的數據必須符合HDLC協議中規定的幀格式，所以，在發射完訓練序列后，還必須將Z85C30設置成HDLC模式。然后將要發射的數據寫入發射緩沖寄存器。在使能發射后，數據就會緊接著訓練序列從發射引腳送出。由于Z85C30是以字節發射數據，所以，在中斷處理程序中必須判斷是否還需發射數據。如果需要發射數據，就應向發射緩沖寄存器中繼續寫入數據：如果不需要，那么，當Z85C30檢測到發射移位寄存器為空時，就會自動在數據后面增加CRC值和結束標志。

Z85C30接收通道的初始化和發射通道不一樣，它不需要考慮接收訓練序列，因為訓練序列用于接收機同步。Z85C30的接收通道可以直接設置成HDLC模式，在其接收到起始標志后，就意味著后面緊接著接收的就是數據。如果Z85C30設置了接收中斷，那么，當數據接收寄存器中數據寫滿時，就會產生接收中斷，中斷處理程序就應將數據讀出，以消除中斷狀態。接收完數據后，緊接著應該接收CRC值。Z85C30可將16位CRC值以接收數據的方式接收，但Z85C30會自動對比接收的CRC值和計算的CRC值，如果兩值不一致，就會設置CRC錯誤位。當Z85C30在數據流中接收到結束標志時，它會產生幀結束中斷。因此，在軟件設計時，程序應該在幀結束中斷中判斷CRC是否正確，以便確定是否應當保留剛接收的一幀數據。

Z85C30有兩個通道，每個通道可以發送，也可以接收數據。由于數據的拆包只是數據打包的逆過程，并且Z85C30也支持HDLC幀數據的拆包，所以，在此只介紹如何進行數據打包。將打包的數據發給GMSK調制解調器CMX589，就可以得到很好的GMSK信號，這樣，GMSK信號就可以由高頻板調制發射出去，以便和其他臺站實現通信。本系統的軟件流程如圖3所示。

動目標識別系統的關鍵技術及基于Z85C30芯片實現其串行通信