[发明专利]一种嵌入式可编程扫频信号发生器模块及其通讯协议的建立

权利要求书

1.一种嵌入式可编程扫频信号发生器模块，包括通信模块(1)、主控模块(2)及信号产生模块(3)；其特征在于：用户通过在上位机上输入指令数据，数据经过通信模块(1)进行转换，将转换后的数据传输给主控模块(2)，主控模块(2)接收到指令数据后，对数据进行解析并控制信号产生模块(3)产生相应的信号；

所述主控模块采用单片机；

所述信号产生模块(3)包括系统时钟(31)、相位累加器(32)、波形存储器(33)、数模转换器(34)以及低通滤波器(35)，在系统时钟(31)的同步下，信号产生模块(3)接受来自主控模块(2)的控制命令，相位累加器(32)接受到控制命令后输出包含相位信息的二进制序列，并将该二进制序列作为波形存储器(33)的地址输入到波形存储器(33)中，输出含有幅值信息的二进制序列，再经过数模转换器(34)即可得到阶梯波，最后经过低通滤波器(35)滤波，去除阶梯波中的噪声和杂散分量后进行信号输出；

所述通信模块(1)采用RS485总线接口。

2.一种嵌入式可编程扫频信号发生器模块的Modbus通讯协议的建立，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、简化OSI参考模型；

对应于通信模块(1)将OSI参考模型的七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层简化成应用层、数据链路层以及物理层三层模型，使得上位机与主控模块(2)之间能相互通信；

应用层直接向用户提供服务：用户通过上位机软件中输入参数，通过应用层将这些参数命令传输给数据链路层；

数据链路层包括帧编码和差错校验，帧编码将数据分割成以帧为单位进行数据传输，传输的方向在上位机软件到嵌入式可编程扫频信号发生器模块之间双向传输；差错校验通过在帧的结尾添加校验码，使得数据正确、稳定的传输；

物理层将每帧数据转换成二进制码元，当上位机向嵌入式可编程扫频信号发生器模块发送数据时，上位机是发送端，嵌入式可编程扫频信号发生器模块是接收端；当嵌入式可编程扫频信号发生器模块向上位机发送数据时，嵌入式可编程扫频信号发生器模块是发送端，上位机是接收端；通过发送端与接收端约定共同的波特率、起始位数、停止位数、奇偶校验位数从而实现数据在物理层接口信道上的传输；

步骤二、确定步骤一简化后数据链路层和物理层协议：

选择RS485总线标准作为物理层传输协议；

使用Modbus_RTU作为数据链路层传输协议；

步骤三、结合Modbus_RTU传输协议以及嵌入式可编程扫频信号发生器模块设置参数特点，制定通讯协议。

3.根据权利要求2所述的一种嵌入式可编程扫频信号发生器模块的Modbus通讯协议的建立，其特征在于：所述的步骤三具体为：

一、设置嵌入式可编程扫频信号发生器模式：对控制模式的寄存器写入不同的数据，从而配置不同的模式，控制模式的寄存器存在于信号产生模块(3)中，包括单频模式、扫频模式、FSK模式、BPSK模式、Chirp模式，然后对应不同的模式进行参数配置；

表1 嵌入式可编程扫频信号发生器模块参数设定

二、扫频信号发生器模块通讯协议制定：

Modbus_RTU的一帧数据分为地址域、功能码、数据域、差错校验，对以上四个数据进行如下设置：

1)地址域，地址域代表了扫频信号发生器的ID，将扫频信号发生器模块的地址域设置为01；

2)功能码，设置功能码03为读扫频信号发生器模块多路寄存器，设置功能码10为写扫频信号发生器模块多路寄存器；

3)数据域，确定功能码03读扫频信号发生器模块多路寄存器包括如下三个数据参数：寄存器地址、读寄存器个数、读的字节数；确定功能码10写扫频信号发生器模块多路寄存器包括如下四个数据参数：寄存器地址、写寄存器个数、写的字节数、以及写入寄存器的数据；

寄存器地址设置：

将Mode寄存器地址设置为0000H；

将Fre1、Fre2、Step_Fre这三个参数最大取值为105000000，寄存器地址设置为四个字节，设置Fre1寄存器地址设为0001H和0002H，对于Fre2寄存器地址设为0003H及0004H，Step_Fre寄存器地址设为0005H及0006H；

Time、Step_Time、Ampli、P1、P2的最大取值范围都在65535以内，按顺序依次设置两个字节的地址即可，Time寄存器地址设为0007H，Step_Time寄存器地址设为0008H，Ampli寄存器地址设为0009H，P1寄存器地址设为000AH，P2寄存器地址设为000BH；

读/写寄存器个数：根据上位机读或者写几个寄存器个数确定，由两个字节构成；当上位机要读/写一个寄存器，则为0001，上位机要读/写两个寄存器，则为0002，以此类推；

读/写字节数：根据读/写寄存器个数确定，由一个字节构成；当读/写一个寄存器，则两个字节，为02，当读/写两个寄存器，则四个字节，为04；

写入寄存器的数据：向信号产生模块(3)某个寄存器的地址写入与表1中9个参数范围相吻合的数据；

4)校验码，采用CRC校验码检验上位机或嵌入式可编程扫频信号发生器模块在通讯数据传送过程中的信息是否有误，错误的数据放弃，完成通讯协议建立。

表2 嵌入式可编程扫频信号发生器模块通讯协议