基于STM32F407和MAX7349的超短波电台模拟训练系统设计与实现

2 硬件模拟器电路设计 2.1STM32F407 介绍 STM32 系列微处理器基于 ARM CortexM 内核，专为满足高性能、低成 本、低功耗的嵌入式应用，广泛应用于工业控制、数据采集、网络通信等领 域。本系统硬件模拟器微处理器选用 STM32F407，基于 32 位 ARM CortexM4 内核，主频可达 168 MHz，拥有 192 KB SRAM、1 024 KB Flash、2 个全双工 SPI、3 个 I2C、6 个串口、一个 FSMC 接口且最多支持 112 个通用 I/O 口。 2.2USB 转串口模块电路设计 微处理器与学员计算机的接口采用串口通信方式，考虑当前主流计算机很 少支持串口，采用 USB 转串口的方式，选用南京沁恒的 CH340G 芯片，电路 如图 2 所示。微处理器的 USRAT1 的串行数据的发端、收端分别与 CH340G 的串行数据的收端、发端相连，CH340G 的 USB 数据 D+、D-通过 USB 口可 与计算机连接，实现微处理器与学员计算机之间通过 USB 连接的串口通信。 图中 Q1、Q2 构成该硬件模拟器的串口下载电路，可通过串口实现软件代码 的AX7349 的超短波电台模拟训
练系统设计与实现
针对超短波电台训练中实装训练存在装备数量有限、设备损耗大、现有纯 软件模拟训练系统操作体验与实装差距大的问题，提出一种基于 STM32 和 MAX7349 的超短波电台模拟训练系统。系统以 STM32 为微处理器实现对按 键、LED、显示屏和音频接口等的控制，提供与实装电台相同的人机交互界 面，通过串口与计算机实现数据交互，借助计算机网络完成电台通信的模拟 和训练的监控，可为待训人员提供与真实设备没有差距的操作体验，便于掌 握每一个人在训练过程中的基本情况，便于大规模集中训练，同时可以降低 成本、避免电磁辐射与干扰。 军用超短波电台是船艇近距离通信的主要装备，是船艇通信人员必须熟练 操作的装备。由于按军标生产配备的超短波电台成本较高，很难实现按训练 人数配备电台，在数量有限的情况下，学员培训过程中的频繁操作易造成设 备的损坏，且多台设备使用中的电磁辐射及干扰问题不容忽视。为解决实装 在教学实践中的局限性，基于模拟技术的超短波电台模拟训练系统在教学训 练中被广泛使用。 本文针对某型号船用超短波电台，基于 STM32 和 MAX7349 实现电台人 机交互界面的实物仿真，考虑到实装更新换代速度较快的情况，电路设计预
2.3 音频输入输出模块 音频输入输出模块选用欧胜的 WM8978 作为音频处理芯片，选用 TI 公司 的 LM4990 作为喇叭驱动芯片。WM8978 具有较好的数字信号处理能力，集 成了对麦克风的支持，通过 I2S 与微处理器进行音频数据传输，通过 I2C 接 口实现芯片的配置。LM4990 为 2 W 输出音频功率的放大芯片，需要较少的 外部元件，无需外接输出耦合电容和自举电容，且内置待机电路，可以关闭 功放使其工作于较低的功耗状态。 2.4 显示模块 显示屏选用 128&TImes;128 点阵液晶显示模块，模块控制芯片为 T6963C，与微处理器的 FSMC 总线相连。由于 FSMC 总线电压标准为+3.3 V，而显示模块的电压标准为+5.0 V，FSMC 总线与显示模块总线间需要电压 转换芯片，选用 TI 公司的 SN74LVC4245 芯片实现总线的电压转换， SN74LVC4245 支持 8 路双向电压转换。 2.5 键盘、旋钮及 LED
留多种按键及 LED 的配置方式，可适应多种超短波电台模拟训练系统的需求。 通信模拟基于计算机网络，实现了超短波通信环境的模拟、通信业务模拟、 复杂电磁环境模拟，同时可进行训练情景设计、训练过程监控和训练效果评 估。 1 系统总体设计 模拟训练系统主要由硬件模拟器、学员计算机、监控计算机和网络设施组 成，如图 1 所示。 其中硬件模拟器采用与超短波电台一样的外观和人机交互界面，以 STM32F407 为核心器件，包括 USB 转串口模块、音频输入输出模块、显示 模块和键盘旋钮 LED 模块，其中 USB 转串口模块实现与学员计算机间的操 作状态和通信内容的交互。 学员计算机通过 USB 线连接硬件模拟器，通过网线接入网络，实现各模 拟器间的通信模拟以及与监控计算之间的协作。 监控计算机通过网线接入网络，实现对所有学员计算机及硬件模拟器的监 控。