短波SSB数字传输终端管理软件设计

樊昕昕，黄 同，樊延虎

(延安大学1)信息学院;2)西安创新学院 理工系，陕西 延安 716000)

短波这一传统的通信方式，是唯一不受网络枢纽和有源中继制约的远程通信手段，尽管短波通信因电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，稳定性较差，噪声较大且当前新型无线电通信系统不断涌现，但其通信距离、抗毁能力和机动性的优势，仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘汰，还在快速发展。目前，它广泛应用于国防、军事和国民经济等重要部门的通信，本文设计了一套计算机管理系统软件，通过短波调制解调器，控制数字短波电台进行各类文件的收发，实现数据通信。不但扩充其通信功能，而且在相同信噪比下，提高了可通率。

1 系统总体结构

短波SSB数字传输管理系统由计算机管理软件、短波调制解调器、短波电台组成，其连接如图1所示。

图1 系统组成框图

图1中短波调制解调器是用于短波数据通信的一种无线调制解调器，是短波数据通信系统中的关键设备，其性能直接关系到数据传输速率和质量［1，2］。本系统中的短波调制解调器为自制设备，它运用最新数字信号处理技术，由高速DSP芯片完成全部时域、频域信号处理和软判决译码，具有较强的抗信道衰落和多径干扰的能力，能克服电离层非平稳变化及多普勒频率偏移效应，且在标准2.4 KHz短波单边带SSB信道中可靠传送300b/s至1200b/s的数据。

系统工作基本原理为:发送时，计算机管理软件通过RS232串行接口将文件发送给短波调制解调器，调制解调器将数据处理后经电台发送到远方工作站;接收时，短波调制解调器自适应接收数据并在达到一个数据帧后经RS232串行接口由计算机管理软件接收和分析处理。

2 系统软件设计与实现

软件系统由短波调制解调器控制软件(以下记为DSPsoft)和运行于计算机的管理软件(以下记为PCsoft)两部分组成，这两个程序必须协同配合才能完成实际的数据收发工作。DSPsoft负责编解码、帧处理、链路拆建和电台控制，使用汇编语言编写。短波调制解调器及其控制软件对上位机透明，本文不予介绍。PCsoft负责对系统的工作模式、串口通信等配置，数据链路管理、帧同步和流程控制，是整个系统工作流程控制的中心。该管理软件基于VC++工具开发，首先建立与调制解调器间的串口异步通信基础，然后严格按照二者之间的自定义协议的约定，在工作者线程中自适应地进行帧处理。

2.1 串行通信

在VC++中，串口和磁盘文件可以统一的方式来简单读写［5］，MFC对于串口作为文件设备处理，用CreateFile()打开串口，获得一个串口句柄。打开后SetCommState()进行端口设置，包括缓冲区设置，超时设置和数据格式等。成功后就能调用函数ReadFile()和WriteFile()进行数据的读写，用Wait-CommEvent()监视通信事件，CloseHandle()用于关闭串口。

在ReadFile()和WriteFile()读写串口时，能采取同步执行方式，也能采取重叠I/O方式。同步执行时，函数直到执行完毕才返回，因而同步执行的其他线程会被阻塞，效率下降;而在重叠方式下，调用的读写函数会即时返回，I/O操作在后台进行，这样线程就能处理其他事务。这样，线程能在同一串口句柄上实现读写操作，实现"重叠"。

使用重叠 I/O方式时，线程要创建 OVERLAPPED结构供读写函数使用，该结构最重要的成员是hEvent事件句柄。他将作为线程的同步对象使用，读写函数完成时hEvent处于有信号状态，表示可进行读写操作;读写函数未完成时，hEvent被置为无信号。

本管理软件直接在VC中使用API，采用层叠I/O工作方式，在工作者线程中控制收发全过程。

2.2 自定义通信协议

自定义通信协议主要包括握手协议、帧格式和收发流程。

握手协议:上位机发【%】ASC码，下位机回【%】ASC码，6秒收不到回信号，提示“请检查调制解调器是否连接好”并弹出“是否’选择钮，点“是”重新“握手”，点”否”返回“退出系统”正常进入系统主界面。

文件参数帧:标志位1字节，【*】ASC码，参数16字节;格式:标志1位+本机地址1字节+文件属性4字节+文件长度2字节 +断点续传2字节+保留6字节，下位机收到正确，返回【*】ASC码，下位机接收错误返回【$】。

数据帧:1.短帧:标志位1字节，【＆】ASC码;数据32字节;格式:标志+数据32字节，下位机收到正确，返回【＆】ASC码，下位机接收错误返回【$】;2.长帧:标志位1字节，【#】ASC码;数据64字节;格式:标志+数据64字节，下位机收到校验正确，返回【#】ASC码，下位机接收错误返回【$】。

文件结束帧:标志位1字节，【end】ASC码。

2.3 软件调试与运行

计算机端的管理软件PCsoft负责对整个系统的配置和数据收发管理，点击“进入系统”按钮打开，系统设置即系统工作模式和通信设置界面，如图2所示。系统默认为发送模式;串口参数默认COM1，速率:9600b/s，8位数据和1位校验位(偶校验)。

图2 系统设置

如果选择发送模式，则此时系统处于半双工通信模式，如图3所示。选择开始发送后，软件启动一个发送工作者线程，其流程为:先发送文件参数帧;待下位机要数据时发送【@】ASC码，上位机管理软件收到【@】

图3 发送文件界面

ASC码后，逐帧发送完数据帧;最后则发送文件结束帧，退出发送工作者线程，结束发送周期。

如果选择接收模式，则此时系统也处于半双工通信模式，如图4所示。选择开始接收后，软件启动一个接收工作者线程，实时监听串口状态和数据，一旦检测到下位机发来的文件参数帧后，系统等待并接收随后的数据帧，同步显示进度，直至收到文件结束帧，保存文件并继续下个监听周期。

图4 接收文件界面

如果选择收发送模式，则此时系统处于全双工通信模式。不论系统当前处于哪种模式，均可以停止当前动作，通过切换模式转换到其他工作模式。

本软件在VC++6.0下编译调试通过，经过与短波调制解调器和模拟短波电台的联调联试，系统可以成功发送和接收*.txt、*.doc和*.zip等格式文件。

4 结束语

经实验室调试和实验模拟表明，整个短波SSB数字传输终端管理系统软硬件配合良好，运行正常，管理软件界面友好，使用简便，传输速度快，可靠性高。另外在这套管理软件的基本功能上稍加扩展(例如加密、解密;校频)，可以很容易地构成更加强大的短波数据通信系统，可应用到常规电台。

［1］李延军，马连强.无线调制解调器应用于短波通信［J］.现代电子技术，2002(3):63－65.

［2］王亚军，任小伟.基于TMS320VC33的短波调制解调器的设计［J］.探测与定位，2005(1):95－100.

［3］王晓宇，谢维信.短波电台无线数据传输网络的组建［J］.现代电子技术.2004(3):56－58.

［4］项剑锋，吴海荣.窄带短波调制解调器发送端基带数据流成形研究及关键技术探讨［J］.现代电子技术，2009(5):47－49.

［5］温婷，程绪建，刘晓方.基于ARM的智能多串口板监控软件的设计与实现［J］.微电子学与计算机，2010(11):177－180.