军用车辆防冲突大型移动通信设备的设计

摘要 针对目前国内的军用车辆移动通信设备中，通信安全性较低，数据收发存在缺陷的问题。提出了一种新一代防冲突大型军用车辆移动通信设备的设计与实现方法。以嵌入式为基础，设计出抗干扰能力较强的系统硬件，通过合理编写相关的驱动软件，完成优质高效的软件设计。以确保军用车辆通信系统正常工作。后期的计算机模拟测试显示，设计的硬件与软件可较好地兼容，完成优质高效的通信工作，各个功能实现效果良好。为新一代的军用车辆通信系统设计提供了参考思路。
关键词 军用车辆；移动通信设备；防冲突；嵌入式

移动互联网设备(Mobile Internet Device，MID)是一种新的互联网终端。随着移动通信设备的发展，其今后将替代移动电话和笔记本电脑成为新的移动通信方式，该设备可以访问无限网络，完成基本的电脑功能，也可完成大规模的在线通信，流畅的使用办公软件，查看相关文档，安排合理的工作计划，同时还可欣赏音乐、电影和视频会议等影音功能；并且能够完成移动定位、在线摄影等功能记录生活的点滴。随着军用通信技术的不断发展，对新一代的军车通信提出了更高的要求。作为在笔记本电脑和手机之间新的产品形态，移动互联网设备其最大优势是不受地点和时间的限制，可完成移动通信。符合军用车辆的通信要求。其屏幕尺寸较小，方便随身携带，虽然个别小型的笔记本尺寸也越来越小，但仍无法达到随身携带的目的，因此其应当拥有较大的军用车辆市场前景；与一般的军用通信器材相比，其屏幕较大、显示和处理等功能较强、通信效果好，兼容性和通信的稳定性更佳。最为重要的是其通信的安全性，因此，特别适合军用车辆的使用。

1 移动通信设备的整体设计原理
为满足军用车辆移动通信设备安全高效的通信需求，整体设计采用较为流行的嵌入式设计技术。军用车辆移动通信设备的系统结构功能的整体组成如图1所示。

根据组成功能的不同，移动通信设备采用了模块化设计的思路：
(1)其核心处理器选择的是抗干扰能力较强的S3C2410：其通信效果好，协议安全性强，各种通信接口的功能强大。
(2)算法运算模块采用Altera公司较为成熟的FPGA器件StratixII系列EP2S180-1020FBGA，完成通信协议算法的编程工作。
(3)存储设备选择的是RAM和Flash：由于设备需要存储较大容量的信息，因此需要选择扩展的DDRRAM，可保持临时文件及相关的数据缓存，Flash采用NAND Flash，用于存放程序代码和数据等。
(4)音频信号输入输出：移动设备需要满足视频和音频的功能，因此需要一个扬声器，用于语音和视频数据的有效输出。
(5)串口：这是完成各种外界设备通信必备的接口。
(6)TD／GPRS／GSM模块：该模块可实现一般笔记本和手机见缺的功能，完成人员定位，是最为关键的模块。
(7)以太网收发器：采用DM9000AE芯片，10／100 Mbit·s-1速率自适应，可完成有线网络和无限网络的通信功能。
(8)USB接口：通过USB扩展应用，可对外完成多种设备的扩展，包括3G等应用设备。
(9)电源管理：为保证电源的耐用性，采用锂电池作为电源管理，并确保电源管理的高效性，能够完成系统的信号供应和外部时钟。
(10)WiFi模块：完成无线通信的功能，通过无线通信网络完成互联网通信端口之一。
系统平台的总体结构分为系统总体的设计、FPGA板、核心板3个部分。其中，设备采用USB接口、SD卡接口、音频接口、网口、电源接口、LCD触摸屏接口以及摄像头接口，系统可根据此硬件结构，完成一系列的功能，同时可以通过硬、软件的协调配合，完成功能的实现。

2 军用车辆通信系统硬件设计
军用车辆通信的核心芯片是Samsung公司的S3C2410，采用ARM1176JZF-S内核，数据存储空间达到16 kB并拥有同样大小的指令存储空间，其工作电压稳定，适用于波动较大的环境，工作频率达到553 MHz，在1．2 V的情况下，频率可达667 MHz。运用AXI、AHB和APB形成的64／32 bit总线设计和接口设备相连。以FPGA的封装方式进行封装，引脚规范较好。总线也可采用外边扩展的方式，对模块进行调用，其核心的硬件RTC电路设计如图2所示。

其中S3C24lO的VDDRTC可与其进行直连，保证工作效率。该模块采用的电压供电不超过4 V，完成了大部分的供电功能。另外，还设计了供电中出现掉电时的工作模式，由备用电池供电，此时S3C2410中唯有RTC模块工作，其余模块均处于停止状态。
根据S3C2410的最高工作频率及PLL电路的工作方式，系统晶振的选择需要一定的窍门，可采用12 Hz的晶振，也可选择频率较高的无源晶振作为系统的时钟信号提供方，系统选用25 Hz的晶振为相关的芯片设计时钟电路。当然，也可通过CUP芯片内部集成的倍频电路，根据系统的需求产生不同频率的晶振信号。其中，系统设定了相关的放大电路和信号干扰去除电路。因此，外边的信号频率无需较高，也可满足系统的相关需求，又可进一步降低系统在工作过程中的噪声。图3是这4种时钟的示意图，此处的电容用于滤除来自振荡的高次谐波，电阻是进行阻抗匹配的。