基于TMS320C5420的2FSK設計與實現(xiàn)

1、基于tms320c5420的2fsk設計與實現(xiàn)軟件是利用大規(guī)模技術，把芯片或通用cpu芯片作為無線通信的基本硬件平臺，將盡可能多的無線通信功能(如調(diào)制技術、跳頻、糾錯及加密等)用軟件實現(xiàn)。軟件無線電技術可以用軟件升級來轉變無線功能參數(shù)，可以按要求的條件編程實現(xiàn)無線通信功能，使系統(tǒng)升級基于軟件，其代價小，靈便性強。用ti公司的tms320c5420dsp芯片勝利設計出一種兼容2fsk，dpsk，qam等多種調(diào)制解調(diào)方式的jh5001通信原理試驗系統(tǒng)，下面以 2fsk為例，具體介紹用dsp軟件實現(xiàn)他的原理。2fsk調(diào)制的dsp軟件實現(xiàn)2fsk調(diào)制的數(shù)字設計頻移鍵控fsk調(diào)制是用數(shù)字基帶信號來控制高

2、頻載波頻率的變幻，調(diào)制后的載波信號頻率代表了要傳送的數(shù)字信號。二進制fsk(2fsk)是用2個高頻載波f1和f2來表示2個數(shù)字信號“1”或“0”。2fsk調(diào)制的常用辦法是將f1和f2的正弦值預先計算出來，制成一個表，dsp工作時僅做查表運算即可實現(xiàn)。在這里采納數(shù)字振蕩器辦法，用迭代辦法產(chǎn)生正弦信號。其原理如下：一個傳遞函數(shù)為正弦序列sinkt的z變換為：其中，a=2cost，b=-1，c=sint。設初始條件為0，求出式(1)的反z變換為：這是一個二階差分方程，對其求單位沖擊響應便可得到正弦信號sinkxt。利用單位沖擊函數(shù)xk-1的性質(zhì)，僅當k=1時，xk-1=1，得到下列遞推式：k=0時y

3、0=ay-1+by-2+0=0k=1時y1=ay0+by-1+c=ck=2時y2=ay1+by0+0=ay1k=3時y3=ay2+by1k=n時yn=ayn-1+byn-2在k2以后，yk能用yk-1和yk-2計算出來，這樣通過迭代就能得到一系列的yk值。所設計的數(shù)字振蕩器產(chǎn)生16khz和 32khz的正弦信號，分離代表數(shù)據(jù)0和1，設置采樣頻率為96khz，通過確定上面遞歸差分方程系數(shù)就可求得16khz和32khz正弦信號的系數(shù)(下標為0的系數(shù)是16khz正弦信號的系數(shù)，下標為1的系數(shù)是32khz正弦信號的系數(shù))。a0=2cos0t=2cos(216000/96000)=1b0=-1c0=si

4、n0t=sin(216000/96000)=0.86602540a1=2cos1t=2cos(232000/96000)=-1b1=-1c1=sin1t=sin(232000?96000)=0.86602540dsp程序在初始化時先分離計算出產(chǎn)生16khz與32khz信號所需要的y1和y2值，然后開放定時器中斷，以后每次進入定時器中斷服務程序時，利用已計算出的y1和y2值重新計算出新的y0值，對其求單位沖擊響應就可得到16khz和32khz的正弦信號。2fsk調(diào)制的定時與中斷設計為了保證96khz的采樣頻率，需要用到tms320c5420的中斷與定時器。定時器主要由3個寄存器組成，分離是定時器

5、寄存器tim，每計數(shù)一次自動減1；定時器周期寄存器prd，當tim減為0后，cpu自動將prd的值裝入tim；定時器控制寄存器tcr。定時器控制寄存器tcr各個比特位的詳細定義如表1所示。表1定時器控制寄存器tcr的定義tms320c5420的定時器工作原理是：當clkout信號時鐘沿到來時，觸發(fā)psc。psc是一個減1計數(shù)器，clkout信號時鐘沿使psc減 1，直到psc為0，然后用tddr重新裝入psc，同時將tim減1，直到tim減為0，這時cpu發(fā)出tint中斷，同時在tout引腳輸出一個脈沖信號，脈沖寬度與clkout全都，然后用prd重新裝入，重復下去直到系統(tǒng)或定時器復位。當系統(tǒng)

6、復位或定時器單獨復位時，tim和prd都置成最大值fffh，tddr位清0，定時器控制寄存器的停止狀態(tài)位tss被清零，定時器啟動，并將定時器擴展周期tddr中的值加載到定時器預置計數(shù)器psc中，而且將定時器周期寄存器prd中的值重新加載到定時器寄存器tim中。定時器中斷的頻率由式(3)打算：其中，tc表示clkout的周期，即tint=95khz。由式(3)可確定定時時光常數(shù)tddr=0，prd=333。tms320c5420的中斷是通過中斷屏蔽寄存器imr來實現(xiàn)的。imr是一個存儲器映射寄存器，用于控制中斷源的屏蔽和開放。當st1寄存器中的intm位為0時，全局中斷允許。imr中的某一位為1

7、時，該中斷開放。以下是imr寄存器各個比特位的定義：其中，hpint表示hpi接口中斷，int3int0為外部引腳產(chǎn)生的中斷；txint和trint為tdm串口的發(fā)送和接收中斷；bxint和brint為bsp串口的發(fā)送和接收中斷；tint為定時器中斷。圖1為 2fsk調(diào)制主程序流程圖，圖2為中斷程序流程圖。按圖1和圖2的流程編制程序即可實現(xiàn)2fsk調(diào)制功能。圖12fsk調(diào)制主程序流程圖圖2中斷程序流程圖2fsk解調(diào)的dsp軟件實現(xiàn)2fsk解調(diào)的辦法有相干解調(diào)、濾波非相干解調(diào)、正交相乘非相干解調(diào)等多種辦法，這里采納正交相乘非相干解調(diào)法。 輸入信號為，經(jīng)延時后信號，其中s為延時量。兩路信號相乘之后

8、的結果為：在式(4)中，第一項經(jīng)過低通后可以濾除。當2f0*s=p/2時，式(4)可化簡為：因而經(jīng)過后，輸出信號的大小為：，從而實現(xiàn)了fsk的正交相乘非相干解調(diào)。從以上的分析可以看出，正交相乘非相干解調(diào)法關鍵在于正確挑選。這里2fsk的采樣率96khz，每一個比特采樣16個樣點，基帶信號的載頻f0為24khz，頻偏量$f為8khz。因而在dsp的處理過程中，延時取一個樣值就可滿足cos(2f0*)=0的條件，從而保證信號通過低通濾波器后的值為tbsin(2f*)。當基帶信號為1時，濾波后得到一個正當；當基帶信號為0時，濾波后得到一個負值，最后判決時就可按照濾波后值的正負推斷。正交相乘非相干解調(diào)

9、的另一個關鍵問題是低通濾波器的實現(xiàn)。為了將二倍頻重量cos4(f0f)*t-2(f0f)*去除，需要將相乘后的值通過一個低通濾波器，留下cos2(f0f)*。為此設計了一個51階fir濾波器，采納漢明窗平方根升余弦滾降。fir濾波器的差分表達式為：fir濾波器沒有反饋回路，是一個無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)。他的單位脈沖響應h(n)是一個有限長序列，當h(n)滿足偶對稱或奇對稱，并且h(n)是一個實數(shù)序列時，fir濾波器具有線性相位的特性。通過對fir濾波器的結構和他的差分方程分析，可以看出fir濾波器事實上是一種乘法累加運算，對不同時刻的輸入乘以其加權系數(shù)，然后各項相加，不斷地移位輸出，這樣就得到了濾波輸出結果。將式(6)綻開即得：由此式可見，將最新的樣本與h(0)相乘，次新的樣本與h(1)相乘，依次類推，最老的樣本與h(n-1)相乘，然后將這51個乘積相加就得到一個y (n)。然后又讀入一個新樣本，則本來最新的樣本變?yōu)榇涡碌臉颖?，本來最老的樣本則被淘汰。此法的暗示圖4所示。圖4fir實現(xiàn)暗示圖在編程時，將最新的x(n)的地址給ar4，51階的h(x)放在scr_wave表中。計算時，ar4遞減，且將ar4地址