2。3 无人船控制系统硬件设计

岸基控制系统的硬件模块主要包含：上位机（PC机）、无线通讯模块。PC机采用RS232 / RS485接口与无线通讯模块串行相连接；由无线通讯模块与船载无线通讯模块实现两地通讯。船载硬件主要有：PC104工控机，GPS接收器，舵机，无线通讯装置，西门子PLC，以及各类传感器。

2。3。1 PC104工控机

PC104 为一个嵌入式的总线标准，是一个特意为嵌入式工业控制形成的工业控制总线。IEEE-P996 为ISA 工业总线规定，IEEE 协会把它表示为IEEE-P996。1，它原本就是一个紧密型的IEEE-P996，它的信号表示同PC/AT 几乎是一样的，可电气与机械原则却大不一样，为一种优良的、袖珍、堆栈式层次的嵌入式控制系统。它小巧的板形（90*96毫米），超低的功率（一般是1~2w）与堆栈的总线构造（可靠性高），赢得了广大研发嵌入式工程厂商的欢心，于嵌入式系统领域慢慢流行起来。到现在为止，全球已有近两百多家工厂在生产和销售商在销售契合PC104 规范的嵌入式板卡。本文的工控机要用到CPU模块、D/A转换和I/O模块和串口扩展，通讯扩展这几个模块。

（1）CPU采取盛博公司的LX3160系列（图2—3所示），它与标准的上位机彻底兼容，包括14个中断通道（8259兼容），7个DMA通道（8253兼容），3个可编程计数器、定时器（8254兼容），2个16550兼容的RS232串口。LX-3160 为嵌入式控制给出了高性能的工业级 CPU 模块，模块上除设计有高速 32 位的 CPU、高容量内存、串口、并口、硬盘接口、以太网接口、键盘、鼠标、USB接口等标准功能外，还提供平板显示器支持、看门狗嵌入式控制功能，特别适合低功耗、高可靠、嵌入式应用的要求。

图2—3  LX3160 CPU模块

（2）串口通讯模块采取盛博公司研发的A3-MSP8通讯串口模块（图2—4所示）。含有串口数量由8个（5个光电隔离，3个非隔离），波特率RS232达115。2Kbps，RS485/422达921。6Kpbs，8bitI/O支持中断方式。功率小于4W，工作电压+5V。文献综述

图2—4  A3-MSP8通讯串口模块

（3）D/A 转换和I/O 模块采取盛博公司研发的ADT-800（图2—5所示）。16路单端/8路差分模拟量输入16位分辨率；200KHz 最大 A/D 采样率；数据传输：I/O 查询、中断、DMA量程 0~+10V，+/-5V，+/-10V可选；双极性或单极性输入；4通道模拟量输出，可设置 4量程：-5~+5V, -10~+10V, 0~5V, 0~10V；4路数字 IO , TTL/CMOS 兼容；3个 16 位， 10MHz 计数/定时器；支持 X86平台下各种操作系统。

                            图2—5  ADT-800采集模块

 （4）通讯扩展模块

此模块采取盛博公司研发的A3-MSP-8P通讯扩展模块，它的串口数量为8*RS232/422/485；8BitI/O支持中断方式。可以很方便地解决串口数量不足的问题。A3-MSP-8P通讯扩展模块如图2—6所示。

图2—6  A3-MSP-8P通讯扩展模块

2。3。2 GPS接收器

GPS采取北京星网宇达公司研发的XWGPS500接收器（图2—7所示）。即使是在没有S A的情况下，它的定位精度于2米之内，速度精度为0。1m/s，加速度精度为0。1m/s*s。而且它的数据刷新频率最高有20Hz，使用范围很广泛，当所装载的设备速度超过500m/s，海拔超过一万八千米，也能够正常工作。因此它的性能十分卓越，在面对恶劣的海洋环境也能继续工作给出船体的具体方位。不仅如此，此接收器还能简便地与各种系统联调串接，也可跟随实际工作需要进行二次开发。并且该接收器增设了伽利略系统和北斗系统的扩展接口，具备强大的扩展性能。接口类型为RS232。