現(xiàn)代通信系統(tǒng)與DSP實驗平臺

1 引言

近些年來，通信電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，不斷推陳出新，尤其是無線電通信技術(shù)在近幾年得到了迅猛發(fā)展。針對日新月異的新技術(shù)，大中專院校通信類專業(yè)的理論課程及教學(xué)方式也需不斷更新，才能跟上時代發(fā)展的要求。因此相應(yīng)的通信實驗課程及實驗設(shè)備也需隨之更新和發(fā)展，以使學(xué)生通過實訓(xùn)掌握通信電子學(xué)領(lǐng)域的最新技術(shù)并培養(yǎng)相應(yīng)的實踐動手能力。

目前國內(nèi)許多大中專院校使用的通信原理實驗裝置，其設(shè)計技術(shù)較陳舊，實驗內(nèi)容沒有結(jié)合現(xiàn)今先進(jìn)的通信技術(shù)。針對這一現(xiàn)狀，我們研制了目前國內(nèi)較為先進(jìn)的基于軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的JLC型現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理技術(shù)與DSP綜合實驗開發(fā)系統(tǒng)，他既適合大中專院校通信與電子技術(shù)實驗使用，也可作為通信電子產(chǎn)品的軟硬件開發(fā)平臺使用。

2 系統(tǒng)功能

該實驗開發(fā)系統(tǒng)和以往傳統(tǒng)的通信原理實驗系統(tǒng)相比，最大的特點(diǎn)表現(xiàn)在其實現(xiàn)技術(shù)的先進(jìn)性--采用了DSP技術(shù)和FPGA／CPLDD技術(shù)。該系統(tǒng)以DSP芯片(CPU)和FPGA超大規(guī)?？删幊绦酒瑸楹诵臉?gòu)成基本硬件平臺，通過DSP軟件編程加載完成一系列DSP系統(tǒng)實驗和現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理與技術(shù)實驗。因此，該實驗開發(fā)系統(tǒng)具有一種開放的體系結(jié)構(gòu)，這種開放性包含3個方面的含義，即對用戶使用的開放性、對生產(chǎn)的開放性和對研制的開放性。在此通用硬件平臺上，根據(jù)研究生、本科生、?？粕蛑袑Ｉ炔煌瑢哟嗡?，可下載不同的實驗內(nèi)容，用戶也可自己設(shè)計實驗項目。系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。系統(tǒng)功能模塊主要由9部分組成，可完成現(xiàn)代模擬通信系統(tǒng)和現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)原理與技術(shù)的一系列實驗及DSP系統(tǒng)系列實驗，也可在此平臺上研發(fā)DSP應(yīng)用系統(tǒng)解決方案。

本系統(tǒng)已開發(fā)出的系列DSP系統(tǒng)典型實驗和通信系統(tǒng)原理與技術(shù)典型實驗如下：

I/O實驗；

A/D接口實驗；

D/A接口實驗；

外部中斷系統(tǒng)實驗；

軟件中斷實驗；

定時器實驗；

串行口中斷實驗；

主機(jī)接口實驗；

正弦信號產(chǎn)生實驗；

白噪聲生成實驗；

FIR濾波器實驗；

IIR濾波器實驗；

信號合成實驗；

DSP串行通信系統(tǒng)實驗；

DSP并行通信系統(tǒng)實驗；

跳頻通信控制系統(tǒng)實驗；

放大與衰減；

FFT；

糾錯編碼技術(shù)；

同步技術(shù)；

調(diào)幅通信系統(tǒng)；

調(diào)頻通信系統(tǒng)；

調(diào)相通信系統(tǒng)；

數(shù)字基帶通信系統(tǒng)；

PCM通信系統(tǒng)；

ASK通信系統(tǒng)；

FSK通信系統(tǒng)；

PSK通信系統(tǒng)；

模擬通信系統(tǒng)綜合實驗；

數(shù)字通信系統(tǒng)綜合實驗。

3 軟硬件設(shè)計

3．1 硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件電路框圖如圖2所示。硬件平臺采用模塊化功能設(shè)計，以便于調(diào)試和測量。DSP器件采用TI(Texas Instruments)公司的TMS320VC5402芯片；實驗平臺的輸入輸出通道設(shè)計采用TI公司的TLV320AICl0芯片完成A／D和D／A轉(zhuǎn)換電路功能，并與DSP的高速多通道緩沖串行口 McBSP進(jìn)行串行全雙工通信，TLV320AICl0將音頻采樣、抗混疊濾波和音頻輸出等電路集成在一個芯片上，他是完成語言信號輸入輸出處理的較佳器件；DSP芯片與外圍電路采用3.3V和5V混合邏輯設(shè)計；通信子系統(tǒng)中的位同步模塊、相關(guān)器模塊、同步譯碼模塊等由FPGA器件實現(xiàn)，采用ALTERA公司的EPFl0K30A-208PQFP器件；DSP與FPGA之間通過DSP局部總線定義進(jìn)行連接；DSP與AT89C51單片機(jī)的通信通過DSP的HPI接口進(jìn)行，單片機(jī)與PC機(jī)進(jìn)行異步串行通信。

3.2 軟件設(shè)計

根據(jù)上述系統(tǒng)功能和硬件結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為3大部分，即系統(tǒng)主控模塊包括自檢模塊，30個系統(tǒng)各實驗功能實現(xiàn)模塊和鍵盤液晶顯示模塊。軟件設(shè)計時采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)主控模塊管理調(diào)用各軟件模塊，各部分之間根據(jù)自定義的通信協(xié)議通訊。應(yīng)用程序采用3種不同方法編寫，系統(tǒng)主控模塊用C語言編寫，其他應(yīng)用程序模塊用C語言、匯編語言或C語言與匯編語言混合編程方法實現(xiàn)，以達(dá)到TMS320VC5402DSP芯片軟硬件資源的最佳利用。系統(tǒng)主程序框圖如圖3所示。

4 結(jié)論

設(shè)計的現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理技術(shù)與DSP實驗平臺具有很強(qiáng)的實用性、先進(jìn)性、開放性和靈活性，已成功應(yīng)用于多家單位的教學(xué)和科研中，使用情況表明其性能穩(wěn)定可靠。