現代通信系統與DSP實(shí)驗平臺

1 引言

近些年來(lái)，通信電子技術(shù)和計算機技術(shù)發(fā)展較快，不斷推陳出新，尤其是無(wú)線(xiàn)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(zhuān)院校通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)的理論課程及教學(xué)方式也需不斷更新，才能跟上時(shí)代發(fā)展的要求。因此相應的通信實(shí)驗課程及實(shí)驗設備也需隨之更新和發(fā)展，以使學(xué)生通過(guò)實(shí)訓掌握通信電子學(xué)領(lǐng)域的最新技術(shù)并培養相應的實(shí)踐動(dòng)手能力。

目前國內許多大中專(zhuān)院校使用的通信原理實(shí)驗裝置，其設計技術(shù)較陳舊，實(shí)驗內容沒(méi)有結合現今先進(jìn)的通信技術(shù)。針對這一現狀，我們研制了目前國內較為先進(jìn)的基于軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)實(shí)現的JLC型現代通信系統原理技術(shù)與DSP綜合實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統，他既適合大中專(zhuān)院校通信與電子技術(shù)實(shí)驗使用，也可作為通信電子產(chǎn)品的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺使用。

2 系統功能

該實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統和以往傳統的通信原理實(shí)驗系統相比，最大的特點(diǎn)表現在其實(shí)現技術(shù)的先進(jìn)性--采用了DSP技術(shù)和FPGA／CPLDD技術(shù)。該系統以DSP芯片(CPU)和FPGA超大規?？删幊绦酒瑸楹诵臉嫵苫居布脚_，通過(guò)DSP軟件編程加載完成一系列DSP系統實(shí)驗和現代通信系統原理與技術(shù)實(shí)驗。因此，該實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統具有一種開(kāi)放的體系結構，這種開(kāi)放性包含3個(gè)方面的含義，即對用戶(hù)使用的開(kāi)放性、對生產(chǎn)的開(kāi)放性和對研制的開(kāi)放性。在此通用硬件平臺上，根據研究生、本科生、專(zhuān)科生或中專(zhuān)生等不同層次所需，可下載不同的實(shí)驗內容，用戶(hù)也可自己設計實(shí)驗項目。系統功能框圖如圖1所示。系統功能模塊主要由9部分組成，可完成現代模擬通信系統和現代數字通信系統原理與技術(shù)的一系列實(shí)驗及DSP系統系列實(shí)驗，也可在此平臺上研發(fā)DSP應用系統解決方案。

本系統已開(kāi)發(fā)出的系列DSP系統典型實(shí)驗和通信系統原理與技術(shù)典型實(shí)驗如下：

I/O實(shí)驗；

A/D接口實(shí)驗；

D/A接口實(shí)驗；

外部中斷系統實(shí)驗；

軟件中斷實(shí)驗；

定時(shí)器實(shí)驗；

串行口中斷實(shí)驗；

主機接口實(shí)驗；

正弦信號產(chǎn)生實(shí)驗；

白噪聲生成實(shí)驗；

FIR濾波器實(shí)驗；

IIR濾波器實(shí)驗；

信號合成實(shí)驗；

DSP串行通信系統實(shí)驗；

DSP并行通信系統實(shí)驗；

跳頻通信控制系統實(shí)驗；

放大與衰減；

FFT；

糾錯編碼技術(shù)；

同步技術(shù)；

調幅通信系統；

調頻通信系統；

調相通信系統；

數字基帶通信系統；

PCM通信系統；

ASK通信系統；

FSK通信系統；

PSK通信系統；

模擬通信系統綜合實(shí)驗；

數字通信系統綜合實(shí)驗。

3 軟硬件設計

3．1 硬件設計

系統硬件電路框圖如圖2所示。硬件平臺采用模塊化功能設計，以便于調試和測量。DSP器件采用TI(Texas Instruments)公司的TMS320VC5402芯片；實(shí)驗平臺的輸入輸出通道設計采用TI公司的TLV320AICl0芯片完成A／D和D／A轉換電路功能，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(gè)芯片上，他是完成語(yǔ)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混合邏輯設計；通信子系統中的位同步模塊、相關(guān)器模塊、同步譯碼模塊等由FPGA器件實(shí)現，采用ALTERA公司的EPFl0K30A-208PQFP器件；DSP與FPGA之間通過(guò)DSP局部總線(xiàn)定義進(jìn)行連接；DSP與AT89C51單片機的通信通過(guò)DSP的HPI接口進(jìn)行，單片機與PC機進(jìn)行異步串行通信。

3.2 軟件設計

根據上述系統功能和硬件結構，本系統的軟件設計主要分為3大部分，即系統主控模塊包括自檢模塊，30個(gè)系統各實(shí)驗功能實(shí)現模塊和鍵盤(pán)液晶顯示模塊。軟件設計時(shí)采用模塊化設計，系統主控模塊管理調用各軟件模塊，各部分之間根據自定義的通信協(xié)議通訊。應用程序采用3種不同方法編寫(xiě)，系統主控模塊用C語(yǔ)言編寫(xiě)，其他應用程序模塊用C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程方法實(shí)現，以達到TMS320VC5402DSP芯片軟硬件資源的最佳利用。系統主程序框圖如圖3所示。

4 結論

設計的現代通信系統原理技術(shù)與DSP實(shí)驗平臺具有很強的實(shí)用性、先進(jìn)性、開(kāi)放性和靈活性，已成功應用于多家單位的教學(xué)和科研中，使用情況表明其性能穩定可靠。