基于MDA的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺設計

　　1 引言

　　短波通信是通過(guò)電離層反射來(lái)實(shí)現遠程信息傳輸，因而其通信受地形限制??；其次通信成本低，靈活性強。但它也存在一些缺點(diǎn)，如：信息傳輸的可靠性差，存在深衰落和多徑時(shí)延失真等。在一般在短波信道中傳輸數據，信息的誤碼率通常在10-2-10-3的數量級，這些嚴重的衰落以及多徑效應造成的碼間串擾，限制了通信質(zhì)量的進(jìn)一步提高。近年來(lái)，由于在短波數據通信系統中，采用了各種有效的抗衰落和抗多徑的措施，使系統的誤碼率差不多提高了兩個(gè)數量級。其中，時(shí)頻組合調制技術(shù)（即FTSK）是目前廣泛采用的抗衰落和抗多徑技術(shù)之一。針對這種情況，本文提出采用DSP（數字信號處理器）實(shí)現4FTSK調制，并取得較好的效果。

　　2 4FTSK調制方式

　　在一個(gè)或一組二進(jìn)制符號的持續時(shí)間內，用若干個(gè)調制頻率的組合來(lái)傳送原二進(jìn)制數據流，每一個(gè)調制頻率在不同的時(shí)隙內有不同的頻率，這種由不同時(shí)隙和不同頻率所構成的信號，稱(chēng)為"時(shí)頻調制信號"；在某種意義上又可看成是一種時(shí)頻編碼調制，組成的系統稱(chēng)頻率分集接收系統，即按一定的規則在數據符號的不同時(shí)隙發(fā)射不同頻率信號來(lái)實(shí)現信號傳輸的調制方式。FTSK又可分為幾種調制方式，包括二時(shí)二頻制，二進(jìn)制四時(shí)四頻制，四進(jìn)制四時(shí)四頻制、八進(jìn)制四時(shí)四頻制以及十六進(jìn)制相位調制等。

　　FTSK碼組的編碼原則是，所編碼組既具有強的抗衰落和抗干擾能力，又容易實(shí)現同步，也就是要求編出能從信息序列中提取同步信息的正交碼組。首先，為了提高抗衰落能力，要求每一個(gè)碼組的不同時(shí)隙中應含有不同的頻率。這樣，二時(shí)二頻基本上具有二重頻率分集的效果，而四時(shí)四頻基本上具有四重頻率分集的效果；其次，為了加強抗干擾性，任何兩個(gè)碼組的碼距應最大，所以首先要選用正交碼，即要求所有的碼組在同一時(shí)隙內含有不同的頻率，對于四時(shí)四頻制而言，在表示四進(jìn)制信息時(shí)，很容易形成正交碼，但表示八進(jìn)制信息時(shí)，只能形成部分正交的碼組；最后，在碼組配置時(shí)還應考慮從碼組本身能提取同步信息，即要求編碼方式是非循環(huán)碼，且任何兩個(gè)碼組都沒(méi)有相同的二聯(lián)碼或三聯(lián)碼。

        表1 各種調制方式性能比較

　　由表1可以看出，從性能而言，"四進(jìn)制四時(shí)四頻制"是最好的。對于4FTSK調制，我們選用正交編碼方式，如表2所示

        表2 4FTSK編碼方式

　　3 系統的實(shí)現

　　由于本設計的主要目的是利用軟件及簡(jiǎn)單的硬件實(shí)現4FTSK調制，并且力求產(chǎn)生的信號精確，故系統選用了當今比較流行的數字信號處理器（TI公司的TMS320C5402）和一片D/A(CA3338)轉換芯片，用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現調制信號輸出。

　　3．1 TMS320C5402特點(diǎn)

　　TMS320C5402是TI公司TMS320家族的定點(diǎn)DSP（數字信號處理器）芯片。DSP可廣泛應用于雷達信號處理，無(wú)線(xiàn)通信，語(yǔ)音信號處理等。實(shí)際上，DSP技術(shù)在工程應用中，就是要用數字信號處理的方式實(shí)現系統的功能。

　　DSP器件采用了與傳統微處理器系統不同的總線(xiàn)結構，同時(shí)增加了硬件運算單元，把軟件計算變?yōu)橛布嬎闾幚?，因此極大地提高了系統的數字處理速度。

　　C5402的CPU通過(guò)使用改進(jìn)的哈佛結構，實(shí)現了高度的并行運算能力。同時(shí)，多種尋址模式和完善的指令提高了整個(gè)系統的性能。C5402主要有以下特點(diǎn)：

　　增強的哈佛結構，四條地址總線(xiàn)和四條數據總線(xiàn)。
　　高度并行的先進(jìn)CPU設計，性能更好的面向應用的硬件邏輯。
　　為快速算法和高級語(yǔ)言?xún)?yōu)化設計的專(zhuān)用指令集。
　　標準化的模塊結構，適于快速開(kāi)發(fā)。
　　先進(jìn)的IC處理技術(shù)，提高了性能，降低了電源消耗。
　　
　　3．2 CA3338芯片性能

　　CA3338是HARRIS公司推出采用CMOS工藝制成的高速數模轉換器，最高工作頻率可達50M。它可以采用單電源+5V供電，并且能產(chǎn)生"軌對軌"的輸出。

　　CA3338內部采用改進(jìn)的R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò )，對高三位進(jìn)行3位-7位的線(xiàn)性熱編碼來(lái)驅動(dòng)7位加權電阻，這樣，減少了由于輸出電壓值的改變產(chǎn)生的寄生電壓。其內部功能框圖如圖1所示：

                                              圖1 CA3338功能框圖

　　LE是片選信號，低電平有效。
　　D0-D7是數字信號輸入端；COMP控制是否對輸入信號的電平取反，高電平有效。
　　VREF+及VREF-是參考電壓。
　　VDD接+5V電源，VSS是數字地，VEE可以接模擬地也可以接負電壓。電平轉換部分就是將輸入電壓范圍在VDD和VSS之間的數字信號轉
　　換到電壓范圍為VDD和VEE之間。
　　VOUT是輸出的模擬信號。