- 相關(guān)推薦
一種基于軟件無線電的通用調(diào)制器的設(shè)計和實現(xiàn)
摘要:介紹一種基于軟件無線電的通用調(diào)制器的設(shè)計方法,給出了總體設(shè)計方案,說明了系統(tǒng)功能在DSP與FPGA之間的劃分及系統(tǒng)的工作流程,關(guān)鍵部分的硬件實現(xiàn)方法和軟件設(shè)計,給出了測量結(jié)果。上世紀(jì)90年代發(fā)展起來的軟件無線電SDR(Software Radio/Software-Defined Radio)的基本思想是:構(gòu)造一個具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)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,各國對軟件無線電的研究還非常有限。由于軟件無線電實現(xiàn)的前提是高度數(shù)字化,而現(xiàn)階段的器件水平還不能達(dá)到要求,同時軟件無線電的設(shè)計還缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因而只能利用軟件無線電的思想,根據(jù)系統(tǒng)要求,對其結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。
本文采用可編程器件和專用器件相結(jié)合的設(shè)計方法和分層的設(shè)計思想,給出了一種基于軟件無線電的通用調(diào)制器的設(shè)計和實現(xiàn)方法,并給出了系統(tǒng)的測試結(jié)果。
1 總體設(shè)計方案
1.1 總體方案框圖
通用調(diào)制器總體方案框圖如圖1所示。
系統(tǒng)使用的主要器件有四個:通用DSP、可編程邏輯器件(FPGA)、可編程數(shù)字上變頻器和D/A變換器。其中的兩個主要芯片:通用DSP和FPGA均為通用可編程器件。這樣,在系統(tǒng)設(shè)計時,存在著通用器件的功能定義問題。為了使系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計簡單、清晰,在軟件無線電體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用了分層的設(shè)計方法,將系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三層:接口層、配置層和處理層。
(1)接口層
接口層用來與外界通信,控制整個系統(tǒng)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(tǒng)工作模式的控制參數(shù)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(tǒng)的工作模式。
(2)配置層
配置層用來給處理層配置參數(shù),由通用DSP完成。DSP根據(jù)其主機并口接收到的控制參數(shù)調(diào)用相應(yīng)的程序,計算出配置層所需要的各個參數(shù)值,并產(chǎn)生相應(yīng)的時序信號,將計算結(jié)果配置給可編程器件FPGA和 數(shù)字上變頻器。
(3)處理層
處理層由FPGA、數(shù)字上變頻器和D/A轉(zhuǎn)換器組成。當(dāng)FPGA和數(shù)字上變頻器的參數(shù)配置完后,處理層脫離配置層單獨工作。由FPGA產(chǎn)生對應(yīng)特定比特流、特定調(diào)制方式的I、Q信號,并產(chǎn)生特定的時序信號將I、Q信號寫入數(shù)字上變頻器完成調(diào)制過程,再由D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號變?yōu)槟M已調(diào)信號輸出。
1.2 系統(tǒng)的工作過程
系統(tǒng)的工作過程和圖2所示。
系統(tǒng)的初始狀態(tài)是DSP等待主機接口(HPI)中斷。當(dāng)DSP接收到主機接口中斷后,調(diào)用中斷程序。這個中斷程序?qū)⑹梗模樱袌?zhí)行以下幾步:
(1)首先將DSP的XF腳置高,這個信號變低可以使處理層退出工作狀態(tài),進(jìn)入?yún)?shù)配置狀態(tài),同時放棄總線,并使DSP獲得總線控制權(quán);
(2)DSP從主機并口接收控制系統(tǒng)工作模式的有關(guān)參數(shù);
(3)DSP計算處理層需要的各項參數(shù);
(4)DSP將參數(shù)寫入處理層相應(yīng)的地址;
(5)DSP將XF腳置低,放棄總線控制權(quán),并使處理層接管總線,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(tǒng)隨時可以根據(jù)需要改變工作模式,重新配置參數(shù)。
2 硬件實現(xiàn)
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)比較簡單,與總體方案框圖的結(jié)構(gòu)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(shù)字上變頻器HSP50215和D/A轉(zhuǎn)換器HI5741。
2.1 接口設(shè)計
本設(shè)計充分考慮了系統(tǒng)與外界接口的設(shè)計?熏使系統(tǒng)具有很好的開放性和靈活性。
TMS320VC5402的8-bit并行主機接口包含了許多控制信號線,使得它可以通過兩個觸發(fā)器與25針的并口直接相連。外部的設(shè)備或器件可以通過這個并口方便地控制系統(tǒng)的工作模式和狀態(tài)。
在EPF10K30的內(nèi)部邏輯設(shè)計中,有一個隨機比特流產(chǎn)生模塊,在這個模塊中也設(shè)計了比特流信號的輸入接口,使系統(tǒng)既可以對自身產(chǎn)生的比特流進(jìn)行調(diào)制,也可以對外部輸入的比特流進(jìn)行調(diào)制。
另外,在EPF10K30和HSP50215的參考時鐘輸入引腳也設(shè)計了外部接口,通過這些接口可以用外部時鐘信號方便地控制系統(tǒng)工作的參考時鐘,適應(yīng)用戶的需求。
2.2 總線控制
總線控制包括兩個方面:總線的電平轉(zhuǎn)換和總線控制權(quán)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(zhuǎn)換。所使用的芯片為帶三態(tài)輸出的電平轉(zhuǎn)換芯片SN74LS16244和SN74LS16245。前者為單向芯片,用于地址總線;后者為雙向芯片,用于數(shù)據(jù)總線。
從圖1可以看出,系統(tǒng)某些信號線存在著復(fù)用的問題。這些信號線包括:HSP50215的數(shù)據(jù)、地址總線和寫控制信號線WR。它們同時與D
【一種基于軟件無線電的通用調(diào)制器的設(shè)計和實現(xiàn)】相關(guān)文章:
基于minigui的網(wǎng)真機界面的實現(xiàn)08-05
都市頻道制作網(wǎng)的設(shè)計與實現(xiàn)05-29
基于勝任力的企業(yè)個體績效管理流程設(shè)計06-03
基于CS管理的房地產(chǎn)企業(yè)開發(fā)設(shè)計06-04
基于PLC的斷路器型式試驗系統(tǒng)設(shè)計03-10
基于web的異地并行設(shè)計與制造系統(tǒng)研究06-02
城市旅游網(wǎng)站的設(shè)計與實現(xiàn)論文(精選6篇)05-07
企業(yè)知識管理的實現(xiàn)技術(shù)和工具的電商論文05-02