- 相關(guān)推薦
一種基于軟件無(wú)線(xiàn)電的通用調制器的設計和實(shí)現
摘要：介紹一種基于軟件無(wú)線(xiàn)電的通用調制器的設計方法，給出了總體設計方案，說(shuō)明了系統功能在DSP與FPGA之間的劃分及系統的工作流程，關(guān)鍵部分的硬件實(shí)現方法和軟件設計，給出了測量結果。上世紀９０年代發(fā)展起來(lái)的軟件無(wú)線(xiàn)電ＳＤＲ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｒａｄｉｏ／Ｓｏｆｔｗａｒｅ－Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ）的基本思想是：構造一個(gè)具有開(kāi)放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將各種功能用軟件完成。這是一種全新的思想，它一經(jīng)提出就受到了廣泛的重視。但是，到目前為止，各國對軟件無(wú)線(xiàn)電的研究還非常有限。由于軟件無(wú)線(xiàn)電實(shí)現的前提是高度數字化，而現階段的器件水平還不能達到要求，同時(shí)軟件無(wú)線(xiàn)電的設計還缺乏統一標準，因而只能利用軟件無(wú)線(xiàn)電的思想，根據系統要求，對其結構適當調整，進(jìn)行系統設計。
本文采用可編程器件和專(zhuān)用器件相結合的設計方法和分層的設計思想，給出了一種基于軟件無(wú)線(xiàn)電的通用調制器的設計和實(shí)現方法，并給出了系統的測試結果。
１ 總體設計方案
１．１ 總體方案框圖
通用調制器總體方案框圖如圖１所示。
系統使用的主要器件有四個(gè)：通用ＤＳＰ、可編程邏輯器件（ＦＰＧＡ）、可編程數字上變頻器和Ｄ／Ａ變換器。其中的兩個(gè)主要芯片：通用ＤＳＰ和ＦＰＧＡ均為通用可編程器件。這樣，在系統設計時(shí)，存在著(zhù)通用器件的功能定義問(wèn)題。為了使系統的功能在器件之間進(jìn)行合理的分配，充分、有效地利用芯片資源，并使系統設計簡(jiǎn)單、清晰，在軟件無(wú)線(xiàn)電體系結構的基礎上采用了分層的設計方法，將系統的結構分為三層：接口層、配置層和處理層。
（１）接口層
接口層用來(lái)與外界通信，控制整個(gè)系統的工作模式。接口采用ＤＳＰ的主機并口（ＨＰＩ）。圖１所示的外部控制器為ＰＣ機，即ＰＣ機的并口與ＤＳＰ的ＨＰＩ口相連并通信，將系統工作模式的控制參數傳遞給ＤＳＰ。需要指出：任意帶并口通信方式的器件或儀器均可代替ＰＣ機，控制系統的工作模式。
（２）配置層
配置層用來(lái)給處理層配置參數，由通用ＤＳＰ完成。ＤＳＰ根據其主機并口接收到的控制參數調用相應的程序，計算出配置層所需要的各個(gè)參數值，并產(chǎn)生相應的時(shí)序信號，將計算結果配置給可編程器件ＦＰＧＡ和 數字上變頻器。
（３）處理層
處理層由ＦＰＧＡ、數字上變頻器和Ｄ／Ａ轉換器組成。當ＦＰＧＡ和數字上變頻器的參數配置完后，處理層脫離配置層單獨工作。由ＦＰＧＡ產(chǎn)生對應特定比特流、特定調制方式的Ｉ、Ｑ信號，并產(chǎn)生特定的時(shí)序信號將Ｉ、Ｑ信號寫(xiě)入數字上變頻器完成調制過(guò)程，再由Ｄ／Ａ轉換器將數字信號變?yōu)槟M已調信號輸出。
１．２ 系統的工作過(guò)程
系統的工作過(guò)程和圖２所示。
系統的初始狀態(tài)是ＤＳＰ等待主機接口（ＨＰＩ）中斷。當ＤＳＰ接收到主機接口中斷后，調用中斷程序。這個(gè)中斷程序將使ＤＳＰ執行以下幾步：
（１）首先將ＤＳＰ的ＸＦ腳置高，這個(gè)信號變低可以使處理層退出工作狀態(tài)，進(jìn)入參數配置狀態(tài)，同時(shí)放棄總線(xiàn)，并使ＤＳＰ獲得總線(xiàn)控制權；
（２）ＤＳＰ從主機并口接收控制系統工作模式的有關(guān)參數；
（３）ＤＳＰ計算處理層需要的各項參數；
（４）ＤＳＰ將參數寫(xiě)入處理層相應的地址；
（５）ＤＳＰ將ＸＦ腳置低，放棄總線(xiàn)控制權，并使處理層接管總線(xiàn)，進(jìn)入工作狀態(tài)。
（６）ＤＳＰ重新進(jìn)入等待主機接口中斷狀態(tài)。系統隨時(shí)可以根據需要改變工作模式，重新配置參數。
２ 硬件實(shí)現
系統的硬件結構比較簡(jiǎn)單，與總體方案框圖的結構基本相同。主要器件有：ＴＩ公司的ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２、ＡＬＴＥＲＡ公司的ＦＰＧＡ芯片ＥＰＦ１０Ｋ３０ＲＣ２４０、ＨＡＲＲＩＳ公司的數字上變頻器ＨＳＰ５０２１５和Ｄ／Ａ轉換器ＨＩ５７４１。
２．１ 接口設計
本設計充分考慮了系統與外界接口的設計?熏使系統具有很好的開(kāi)放性和靈活性。
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的８－ｂｉｔ并行主機接口包含了許多控制信號線(xiàn)，使得它可以通過(guò)兩個(gè)觸發(fā)器與２５針的并口直接相連。外部的設備或器件可以通過(guò)這個(gè)并口方便地控制系統的工作模式和狀態(tài)。
在ＥＰＦ１０Ｋ３０的內部邏輯設計中，有一個(gè)隨機比特流產(chǎn)生模塊，在這個(gè)模塊中也設計了比特流信號的輸入接口，使系統既可以對自身產(chǎn)生的比特流進(jìn)行調制，也可以對外部輸入的比特流進(jìn)行調制。
另外，在ＥＰＦ１０Ｋ３０和ＨＳＰ５０２１５的參考時(shí)鐘輸入引腳也設計了外部接口，通過(guò)這些接口可以用外部時(shí)鐘信號方便地控制系統工作的參考時(shí)鐘，適應用戶(hù)的需求。
２．２ 總線(xiàn)控制
總線(xiàn)控制包括兩個(gè)方面：總線(xiàn)的電平轉換和總線(xiàn)控制權交接。
由于ＨＳＰ５０２１５和ＥＰＦ１０Ｋ３０均為＋５Ｖ ＴＴＬ器件，而ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的管腳為＋３Ｖ ＴＴＬ電平，因而需要進(jìn)行電平轉換。所使用的芯片為帶三態(tài)輸出的電平轉換芯片ＳＮ７４ＬＳ１６２４４和ＳＮ７４ＬＳ１６２４５。前者為單向芯片，用于地址總線(xiàn)；后者為雙向芯片，用于數據總線(xiàn)。
從圖１可以看出，系統某些信號線(xiàn)存在著(zhù)復用的問(wèn)題。這些信號線(xiàn)包括：ＨＳＰ５０２１５的數據、地址總線(xiàn)和寫(xiě)控制信號線(xiàn)ＷＲ。它們同時(shí)與Ｄ
【一種基于軟件無(wú)線(xiàn)電的通用調制器的設計和實(shí)現】相關(guān)文章：
一種基于網(wǎng)絡(luò )的監控軟件設計與實(shí)現11-20
基于軟件無(wú)線(xiàn)電的多制式信號發(fā)生器的設計與實(shí)現03-19
基于軟件無(wú)線(xiàn)電的GPP通信波形軟件設計方法03-11
軟件無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機的實(shí)現與仿真03-18
基于信號接口的自動(dòng)測試系統軟件的設計與實(shí)現03-18
基于軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的數字調幅廣播系統03-18
通用計件工資軟件的設計與實(shí)現03-18