潘军军，孙志勇，郑铮

（解放军理工大学野战工程学院，江苏南京210007）

基于STM32的火箭布雷车模拟训练系统通信仿真模块设计

潘军军，孙志勇，郑铮

（解放军理工大学野战工程学院，江苏南京210007）

设计了基于STM32的火箭布雷车模拟训练系统通信仿真模块。以CAN总线代替实装电台的载波无线通信模式和实装电台与数话同传终端之间的串口通信模式，以STM32单片机为核心的模拟电台和模拟数话同传终端，满足了模拟训练系统对通信设备的训练与考核需求，解决了实装训练的诸多问题。

火箭布雷车；通信；CAN；STM32

某型火箭布雷车是我军目前机动化布设防坦克雷场、防步兵雷场和混合雷场的最新装备，具有集成化指挥通信、多车编组协同作业、机电一体化操控等技术特点，在操控方式、指挥协同等方面与传统的布雷装备存在很大差别。目前，部队开展新型布雷装备的训练主要采取理论教学和模拟弹发射训练等方式，训练内容、手段和效果均难以满足实际需求，部队对于该型装备目前尚未形成保障能力。因此，如果能够开发研制出一种可靠、实用、安全的模拟训练系统是解决部队训练手段匮乏、训练装备短缺、训练途径单一的有效途径。

通信仿真模块是模拟训练系统的一个重要组成部分，主要完成模拟训练系统的通信仿真功能。本文提出了基于STM32的火箭布雷车模拟训练系统通信仿真模块设计，以CAN总线节点为通信机制的模拟电台与模拟数话同传终端具备与实装一致的操作、通信、数传功能能够很好的满足模拟训练系统的功能要求，为部队开展新型布雷装备的训练提供有效、可行的手段，对于促进新型装备尽快形成作战能力具有重要意义。

1 通信仿真模块整体设计

在模拟训练系统中通信仿真模块采用以CAN总线代替实装电台的载波无线通信模式，不仅传输成本低，而且能够满足模拟仿真训练的需要[1]。其通信原理如图1所示。

图1 仿真训练系统通信机制

1.1 通信仿真模块的设计功能需求

模拟电台要参照实装能够实现电台参数设置、电台参数显示和通过电台进行信息传输的功能[2，3]。电台参数设置主要包括配置电台“用户号”、“数据号”、“身份号”等参数，选择组网模式、语音类型、信道通路等通信功能，切换功率、背光、静噪、GPS电源等工作模式；参数设置的同时，在显示屏显示相关设置信息。

模拟数话同传终端同样参照实装主要实现数传和话传两部分功能[2，3]，即实现数字信号处理和传输；实现语音通话功能。数传上主要实现配置数话同传终端“机号”和“数传方式”等参数。与其他通信装备一起，实现各装备战斗员之间实时、远距离、保密的语音通话功能。

1.2 通信仿真模块的技术方案

为了能达到模拟实装训练的目的，实现的电台参数设置、电台参数显示等功能和操作流程必须和实装保持一致。同时，由于不必要进行真正的无线数据传输，只需完成与主控单元软件的数据交互，体现实装电台的操作流程，记录相关参数的设置情况，并作为最终考核评定的依据即可，因此硬件设计上可以相对简化，本文采用自行设计的模式，自行设计按键面板、显示面板和相关控制系统，模拟电台工作流程。

模拟数话同传终端与模拟电台采用一致的设计方案，能够有效地降低研发精力的投入、缩短开发周期。

本论文采用基于单片机技术的设计方案开发通信模块，即可实现通信训练的目的，其具有体积小、质量轻、价格便宜、开发周期短等诸多优点。

方案中，通过充分发挥单片机的外设丰富的特点和高速的优势[4]，尽量的减少硬件结构。以单片机为基础加载相关功能模块开发核心板，通过单片机的自带接口实现与显示屏和按键的通信，并对完成对相关信号的采集、处理输出的功能；模拟电台和模拟数话同传终端的操作面板模拟实装布局进行设计；显示面板采用多级树形菜单显示方式[4]，每个选项前都有对应的数字，按数字键即可进入该级菜单。

1.3 CAN通信实现

模拟电台和模拟数话同传终端的内部设计完成后，通过单片机自带的CAN通信功能，设计相应的接口电路，各自作为一个通信节点连接到CAN总线。模拟电台和模拟数话同传终端的工作原理如图2所示。

图2 模拟电台、模拟数话同传终端工作原理

根据模拟电台和模拟主控计算机的功能，将相关CAN协议传输数据分别定义如下，见表1、2.

表1 模拟电台传输数据定义

表2 模拟数话同传终端传输数据定义

2 模拟电台和模拟数传终端设计

2.1 硬件设计

根据模拟电台和模拟数话同传终端的技术方案，通过单片机以及其他硬件的选型，并进行相应的电路设计，完成模拟电台和模拟数话同传终端的硬件设计，为后续的软件实现做好硬件支持。模拟电台和模拟数话同传终端的硬件系统模块选型都包括单片机模块、LCD液晶屏显示模块、按键模块、CAN总线通信模块和其他功能模块。

2.1.1 单片机选型

根据功能要求及技术方案，本文选用的单片机为STM32F103VET6型，其具体参数如表3所示。

表3 STM32F103VET6型单片机工作参数

2.1.2 LCD液晶屏显示模块的选型

LCD液晶屏显示模块，主要完成模拟电台数据的显示功能，其显示界面与实装电台外观保持一致。本文选用YB12232-R型液晶屏。

2.1.3 按键电路模块的选型

按键电路模块选用3×5矩阵按键，如图3所示。

图3 模拟电台按键

2.1.4 CAN总线通信模块

模拟电台电路中，由于STM32F103VET6型单片机内部已经集成了CAN总线的相关控制模块。因此CAN总线通信模块只需要一个CAN总线收发器模块即可，本论文选用的是VP230型CAN收发器。

2.1.5 其他功能模块

模拟电台电路中，还包括以下几个主要的基础模块：W25Q16BV型SPI Flash存储器、AMS1117型稳压器、MAX764型电源模块、WRB2405MD-6W型电压转换模块。

在完成单片机模块、LCD液晶屏显示模块和按键电路模块选型后，根据模拟训练系统设计的需要和相关硬件的参数，进行端口设定，并设计电路图。其中单片机主控芯片电路如图4所示。

图4 单片机主控芯片电路

2.2 软件设计

在完成硬件设计的基础上，通过软件设计实现相关具体功能。本论文运用Keil C程序进行C语言编程。

在编程过程功能中，根据模拟电台的功能进行分块编写，共包括main.c（主程序）、KEY.c（按键程序）、Timer.c（定时器程序）、can.c（can通信程序）、lcd. c（lcd屏幕程序）、system.c（系统界面程序）、display.c（显示程序）、para.c（数据程序）、W25qFlash.c（寄存器程序）、gps.c程序等几部分程序组成。

其中按键程序主要完成对按键操作进行检测和识别，并且将按键值和控制背景灯的值输出给单片机的功能，主要包括变量定义、初始化、检测按键值、按键扫描和按键背景灯等步骤。其核心内容是检测按键值。其流程图如图5所示。

图5 检测按键值流程图

3 结束语

本文采用CAN总线代替实装电台的载波无线通信模式和实装电台与数话同传终端之间的串口通信模式，设计了以STM32单片机为核心的模拟电台和模拟数话同传终端。该终端具备了对电台的参数设置、组网模式选择、语音通信、功率切换等通信功能及数字信号处理和传输、语音通话、参数设置等功能的训练与考核，满足了模拟训练系统对通信仿真模块的设计要求，解决了实装训练成本高、装备易损坏、时间环境受限的突出矛盾问题。

[1]蒋建文，林勇，韩江洪.CAN总线通信协议的分析和实现[J].计算机工程，2002，28（2）：219-220.

[2]赵芳，颜和顺，韩亮，等.数字化坦克车长指控训练模拟器设计与实现[J].系统仿真学报，2009，21（18）：5727-5730.

[3]秦立冬.某型车载电台虚拟训练软件设计与实现[D].成都：电子科技大学，2012.

[4]张高强.武警信息系统通信与控制单元设计[D].西安：西安工程大学，2013.

Communication Simulation Module Design of Maintenance Training System for Rocket Mine-laying Vehicle Based on STM32

PAN Jun-jun，SUN Zhi-yong，ZHENG Zheng
（College of Filed Engineering，PLA University of Science and Technology，Nanjing Jiangsu 210007，China）

The design of communication simulation module for maintenance training system is based on STM32. The wireless communication mode of transmitter-receiver on the vehicle and serial communication mode between transmitter-receiver and audio and data simultaneous transmission terminal are based on CAN bus.Maintenance transmitter-receiver and audio and data simultaneous transmission terminal based on STM32 microcontroller as the core to meet the maintenance training system for communication equipment training and examination requirements，to solve the many problems of practical training.

mine-laying vehicle；communication；CAN；STM32

TP274.2

：A

：1672-545X（2017）01-0082-04

2016-10-04

潘军军（1990-），男，安徽芜湖人，硕士研究生，研究方向为：装备技术与应用研究。