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引言
利用短波信道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，具有傳輸距離遠(yuǎn)、受地形限制小、不易遭受人為破壞等優(yōu)點(diǎn)。本文通過對(duì)短波電臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種方案，用于組建一個(gè)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。并根據(jù)此方案設(shè)計(jì)了基于DSP的系統(tǒng)軟、硬件。
組網(wǎng)方案
在設(shè)計(jì)組網(wǎng)方案時(shí)需要對(duì)短波電臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，為了不影響電臺(tái)原有的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和功能，本方案設(shè)計(jì)了與短波電臺(tái)音頻輸入/輸出的接口硬件。在發(fā)送端先對(duì)數(shù)字信號(hào)做音頻調(diào)制，再由電臺(tái)進(jìn)行二次調(diào)制到短波頻段上發(fā)送，在接收端經(jīng)過短波解調(diào)和音頻解調(diào)得到原始的數(shù)字信號(hào)。這種改進(jìn)方法適用于大多數(shù)具有語音通信功能的電臺(tái)，易于移植，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和通用性。
短波信道的特性直接影響組網(wǎng)方案的選擇。由于短波通信的傳輸距離較遠(yuǎn)，受到的噪聲干擾較強(qiáng)，所以本文采用了時(shí)分多址(TDMA)方式，使得在某一時(shí)刻只有一個(gè)用戶發(fā)送信號(hào)，以獲得較好的信噪比性能。在音頻調(diào)制方式上，選擇了多進(jìn)制頻率鍵控(MFSK)。在接收端使用非相干解調(diào)和平方率檢波的方法對(duì)MFSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，這種方法不需要估計(jì)載波的相位，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。發(fā)送端在發(fā)送MFSK信號(hào)之前插入時(shí)域位同步導(dǎo)頻，用來幫助接收端獲取抽樣判決的位同步信息。本文利用m序列的自相關(guān)函數(shù)近似于沖擊函數(shù)的特性，使用與碼元等周期的m序列音頻調(diào)制信號(hào)作為位同步導(dǎo)頻。接收端在進(jìn)行導(dǎo)頻檢測(cè)時(shí)，先對(duì)采樣得到的信號(hào)進(jìn)行順序移位，再與本地序列作相關(guān)處理，在一個(gè)碼元周期內(nèi)，找到最大的相關(guān)結(jié)果與對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，作為碼元結(jié)束的時(shí)刻，并由此獲得位同步信息。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：無需增加額外的位同步提取電路，直接進(jìn)行數(shù)字處理即可。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括五個(gè)模塊：DSP模塊、電源模塊、模擬接口模塊、異步串行接口及EPROM模塊和PCI接口模塊。DSP模塊是系統(tǒng)的核心，用來完成數(shù)字信號(hào)處理算法，本文采用TMS3201VC5402(簡(jiǎn)稱C5402)；電源模塊利用了電臺(tái)提供的12V直流電壓，經(jīng)過兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生穩(wěn)定的3.3V和1.8V的電壓輸出，分別提供給C5402 作為I/O電源和內(nèi)核電源，同時(shí)，5V的直流電壓也給電路板上的其他芯片供電；模擬接口模塊和電臺(tái)音頻口連接，用來采樣音頻輸出信號(hào)和產(chǎn)生音頻模擬輸入信號(hào)，控制電臺(tái)音頻輸入/輸出轉(zhuǎn)換鍵控信號(hào)PTT；異步串行接口及EPROM模塊僅在用戶端使用，完成與信息錄入設(shè)備通信及保存用戶端的程序代碼 ,并在復(fù)位時(shí)自舉加載；PCI接口模塊僅在接收中心端使用，完成與PC機(jī)通信及接收中心端程序的自舉加載。
模擬接口模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用10位并行A/D轉(zhuǎn)換器TLV1571，該芯片的采樣率最高可達(dá)1.25MSPS，功耗極低，具有兩個(gè)軟件可配置的控制寄存器，由觸發(fā)信號(hào)控制所有的采樣、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出。采用雙路8位并行D/A轉(zhuǎn)換器TLC7528，該芯片設(shè)計(jì)成具有單獨(dú)的片內(nèi)數(shù)據(jù)鎖存器，VDD=5V時(shí)的建立時(shí)間為100ns，傳輸延時(shí)為80ns，數(shù)據(jù)鎖存與D/A轉(zhuǎn)換同樣由觸發(fā)信號(hào)完全控制。
該模塊通過地址譯碼把TLV1571和TLC7528分別映射到I/O空間的0x0002和0x0001，保證在C5402訪問數(shù)據(jù)總線時(shí)只有一個(gè)芯片處于選通狀態(tài)。在程序開始時(shí)，要對(duì)TLV1571的工作方式進(jìn)行初始化，通過寫入控制字0x00C0和0x0100，把它配置成為使用內(nèi)部時(shí)鐘、軟件啟動(dòng)采樣、二進(jìn)制輸出的模式。C5402將串口引腳FSX0設(shè)置為通用輸出引腳，控制TLV1571的讀信號(hào)/RD。在每次定時(shí)中斷中產(chǎn)生相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)D/A和A/D轉(zhuǎn)換，通過改變定時(shí)中斷的頻率就可以靈活地更改采樣率和D/A轉(zhuǎn)換頻率。
作者：王曉宇,謝維信 西安電子科技大學(xué),深圳大學(xué) 來源：電子設(shè)計(jì)應(yīng)用
