基于TMS320C5410的256PPM調制設計

　　引言

　　FSO ( Free space optical)是指在兩個或多個終端之間，利用在空間傳輸?shù)募す馐?為信息載體實現(xiàn)通信，它包括深空、同步軌道、低軌道、中軌道衛(wèi)星之間、地面與衛(wèi)星之間的激光通信，是一種無需光纖進行通信的光通信方式，結合了無線通信和光纖通信的優(yōu)點， 是現(xiàn)代光纖通信技術的補充和拓展.具有頻帶寬，速率高，容量大，架設靈活便捷，適用于 任何通信協(xié)議，頻譜資源豐富，傳輸保密性好，小型化等特點。其應用場合一個關鍵技術在于光收發(fā)端機的研制。采用何種調制技術是其中最為核心的問題。同OOK等其他調制技術相比，光PPM(Pulse Position Modulation)調制具有低的平均功率和較高的峰值功率，兼?zhèn)浒踩[蔽和信噪比高的特性，結合考慮其應用場合，PPM調制技術在FSO系統(tǒng)中被廣泛采用。另外PPM在水下通信、光弧子通信和光纖的長途或多用戶通信中也有良好的應用前景，它的應用具有重要的國防和商用意義。目前國內(nèi)外對PPM調制技術已經(jīng)有了比較深入的研究，國外已經(jīng)將該技術應用到實際系統(tǒng)中，并取得了性能良好的實驗數(shù)據(jù)。而國內(nèi)只有少數(shù)科研單位 從事這一領域的研究，在調制發(fā)射應用方面，以前用接口卡、單片機來實現(xiàn)，這些方法要么結構復雜、要么調制速率跟不上，實用性差。隨著高速數(shù)字信號處理器DSP的出現(xiàn)及廣泛應用，這些問題都可以解決。該文根據(jù)PPM調制信號的特點和DSP技術，提出了一種用DSP實現(xiàn) 256PPM調制的方案，包括硬件電路設計和軟件設計，該方法簡單實用，適合于任意時隙數(shù)和任意脈沖寬度的PPM。

　　1.PPM調制信號

　　PPM調制采用光脈沖作為載波，信源的信息控制脈沖的位置。PPM信號結構如圖1所示。

　　2. PPM 調制系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　2.1 硬件設計

　　PPM 硬件設計框圖如圖2 所示。

　　設計一個DSP最小系統(tǒng)外加用于程序存儲的FLASH即可實現(xiàn)PPM的調制。DSP芯片采用 TMS320C5410，內(nèi)部RAM空間較大 ，一般應用不需要外擴 RAM,工作時鐘為100MHz，六級流水，為通用高速低功耗數(shù)字信號處理芯片，外設（I/O）工作電壓為3.3V,核工作電壓為2.5V,地為數(shù)字地。電源電路采用電源芯片TPS73HD325,典型輸入電壓為＋5V，為VC5410提供＋3.3V 和＋2.5V電源輸出，在TI網(wǎng)站上可查閱到TPS73HD325具體電路連接，同時也可提供復位。JTAG 口要注意接一些上拉電阻，以便能連接得上仿真器，還要注意DSP一些沒用到的引腳也要接 上拉電阻。外接FLASH的作用是將PPM調制代碼裝入其中，脫離仿真器和PC，給系統(tǒng)單獨上電， 也能實現(xiàn)PPM調制。FLASH采用SST39VF400，其使用方法可參考TI上有關SST39VF400的使用手 冊。限于篇幅，這里不多做介紹。最后在DSP的XF腳接上一個LED作為調制信號的輸出指示。

　　2.2 軟件設計

　　本系統(tǒng)設計為256PPM，發(fā)送一節(jié)信息，包括5個同步頭，60個信息，信息值為65。激光 脈沖重復頻率為50Hz ，要求相鄰兩脈沖間隔大于20ms ，這里設時隙間隔為40μ s ，保護時隙數(shù)設為512，符合要求。利用DSP定時器產(chǎn)生40μ s 的定時，這樣可以得到準確的40μ s 脈 沖寬度。首先定義幾個計數(shù)器。同步頭間隔設為512，用t0計數(shù)；同步頭個數(shù)設為5，用t1 計數(shù)；t2表示信息與保護時隙512相加的值；信息個數(shù)設為60，用t3表示。其軟件流程圖包括主程序流程圖和中斷服務程序流程圖。中斷服務程序流程如圖3所示。

　　主程序流程圖中包括初始化t0,t1,t3，定義t3個要發(fā)送的信息，設置定時中斷40μ s ，開中斷，等待中斷。定時時間到，進入中斷，執(zhí)行中斷服務程序。

圖3 中斷服務程序流程圖

　　3 試驗結果

用數(shù)字示波器觀測到的256PPM 調制試驗結果如圖4 所示。每格代表10ms ，大約為256 個時隙寬度。圖中，第一和第二條線為同步時隙，間隔512× 40μ s = 20.48ms ，大約為兩 格，與理論想相符；后三條為信息時隙，都與前一條間隔相等，兩格多，也與理論上信息時隙應出現(xiàn)的間隔(512 + 65)× 40μ s 一致。

圖4 256PPM 調制試驗結果

　　結束語：

　　在PPM信號結構的基礎上，搭建了硬件實現(xiàn)平臺，同時在CCS2.0環(huán)境下編程實現(xiàn)了調制， 試驗結果與理論相符合，已成功用于筆者所從事的PPM調制與解調系統(tǒng)設計關于調制部分的 實現(xiàn)上。創(chuàng)新點：提出了一種用DSP實現(xiàn)256PPM調制的方案，包括硬件電路設計和軟件設計，簡單實用，適合于任意時隙數(shù)和任意脈沖寬度的PPM調制。