【導(dǎo)讀】本文設(shè)計(jì)了一個(gè)BPSK調(diào)制的簡(jiǎn)易通信系統(tǒng)。系統(tǒng)由發(fā)送端和接收端兩部分組成。速數(shù)字鎖相環(huán)CD74HCT297提取位同步后進(jìn)行基帶差分解碼。率小于10-2；最大傳輸距離為。

　　

【正文】 //選擇頻率控制字 1地址的初值 AD9854_WR_Byte(0x00,Phase18)。 //將 Phase1設(shè)置為 0， 0176。相位 AD9854_WR_Byte(0x01,(uchar)(Phase1amp。0xff))。 AD9854_WR_Byte(0x02,Phase28)。 //將 Phase2設(shè)置為 8192， 180176。相位 AD9854_WR_Byte(0x03,(uchar)(Phase2amp。0xff))。 Freq_convert(Freq)。 //頻率轉(zhuǎn)換 for(count=6。count0。) //寫入 6字節(jié)的頻 率控制字 { AD9854_WR_Byte(Adress++,FreqWord[count])。 } AD9854_WR_Byte(0x21,Shape8)。 //設(shè)置 I通道幅度 AD9854_WR_Byte(0x22,(uchar)(Shapeamp。0xff))。 AD9854_WR_Byte(0x23,Shape8)。 //設(shè)置 Q通道幅度 AD9854_WR_Byte(0x24,(uchar)(Shapeamp。0xff))。 AD9854_UDCLK=1。 //更新 AD9854輸出 AD9854_UDCLK=0。 } 信號(hào)的編碼與解碼部分 如前述原理可知，普通二進(jìn)制碼與差分碼可以按以下方法互相轉(zhuǎn)換： 二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為差分碼（編碼）：對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，除起始位外，依次將輸入碼元與延遲一位的輸出碼元進(jìn)行模 2 加運(yùn)算。 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 信號(hào)編碼程序如下： 首先進(jìn)行變量賦初值： uchar convert_Gray(uchar date) // 編碼操作子程序； { uchar yihuo。 uchar temp_1。 uchar temp_2。 uchar temp_3=0x01。 uchar value。 uchar Gray=0x00。 uchar i。 接著對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼： uint8_t diff_encode(uint8_t data) { uint8_t i,temp。 uint8_t diff_code,diff_temp。 uint8_t bit_mv = 0x01。 //位移 for(i = 0。 i 8。 i++) { temp = bit_mv amp。 data。 //從最低位開始取值 if(bit_mv == 0x01) { diff_temp = temp。 //如果是第一位不用差分編碼 } else { diff_temp = diff_temp ^ temp。 //次高位進(jìn)行差分編碼 } if(diff_temp == 0x01) { diff_code = diffcode | bit_mv。 //得到差分編碼值 } bit_mv = bit_mv 1 。 //取次高位 } 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 return diff_code。 }二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為差分碼（解碼）：對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，除起始位外，依次將輸出碼元與延遲一位的輸出碼元進(jìn)行模 2 加運(yùn)算。 信號(hào)解碼程序如下： uint8_t diff_decode(uint8_t data) { uint8_t i,temp。 uint8_t diff_code,diff_temp。 uint8_t bit_mv = 0x01。 //位移 for(i = 0。 i 8。 i++) { temp = bit_mv amp。 data。 if(bit_mv == 0x01) { diff_temp = temp。 } else { if(temp == 0x01) { diff_temp = ~ diff_temp。 //說(shuō)明第一個(gè)碼和第二個(gè)相反 } else { diff_temp = diff_temp。 //第一個(gè)碼和第二個(gè)相同 } } if(diff_temp == 0x01) { diff_code = diffcode | bit_mv。 //得到差分解碼值 } bit_mv = bit_mv 1 。 //取次高位 } return diff_code。 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 } 數(shù)據(jù)收發(fā) 本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)發(fā)送使用中斷方式，接收使用查詢方式 [13]。 串行口使用方式 1，它是一個(gè) 8 位異步串行通信口，傳送一幀的數(shù)據(jù)格式如圖 43所示。一幀為 10位，一個(gè)起始位， 8位數(shù)據(jù)位 (先低位后高位 )， 1位停止位。其模式如圖 43 所示。 圖 43 串口數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù) 傳送的波特率由定時(shí)器 TI 的溢出率和 SMOD 位所確定，計(jì)算公式如下： 方式 1 波特率＝ 2SMOD (T1 溢出率 )/32 SMOD 為 0 時(shí)，波特率等于 TI 溢出率的三十二分之一； SMOD 為 1 時(shí)，波特率等于 T1溢出率的十六分之一。定時(shí)器 T1 用作波特率發(fā)生器時(shí)。應(yīng)禁止 T1 中斷。通常 T1工作于定時(shí)方式。計(jì)數(shù)脈沖為振蕩器的十二分頻信號(hào)。 TI 的溢出率又和它的工作方式有關(guān)，一般選擇方式 2 定時(shí)，此時(shí)波特率的計(jì)算公式為： 方式 2 波特率＝ 2SMOD振蕩器頻率 /[3212(256(TH1))] 發(fā)送模塊程序如下： void init0() { TMOD=0x20。 // 設(shè)置 TMOD，選擇定時(shí)器 1，工作方式 2(8 位自動(dòng)重裝 )； TH1=0xf4。 TL1=0xf4。 // 設(shè)置波特率為 2400kbs； TR1=1。 // 開定時(shí)器 1； REN=1。 // 中斷允許位有效； SM0=0。 // 設(shè)置 SCON 串行口控制寄存器 ,設(shè)定工作方式； SM1=1。 // 1(10 位串行輸入輸出，波特率可調(diào) )； EA=1。 // 開總中斷； ES=1。 // 開串行口中斷； } 初始化完成后，數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，數(shù)據(jù)并入串出，通過天線發(fā)送出去。 void send_data(uchar date) { 數(shù)據(jù)位 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 起始位 停止位 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 SBUF = date。 // 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入 SBUF 寄存器； while(TI == 0)。 // 判斷發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志位； P2=0x00。 // 通過觀察流水燈判斷數(shù)據(jù)是否已發(fā)出； TI = 0。 // 將發(fā)送中斷標(biāo)志位置 0； } 接收模塊程序如下： 首先對(duì)串行口進(jìn)行初始化，設(shè)置通信方式為方式 2，波特率與發(fā)送模塊匹配為2400kbs。 void init0() { TMOD=0x20。 // 設(shè)置 TMOD,選擇定時(shí)器 1，工作方式 2(8 位自動(dòng)重裝 )； TH1=0xf4。 TL1=0xf4。 // 設(shè)置波特率為 2400kbs； TR1=1。 // 開定時(shí)器 1； REN=1。 // 中斷允許位有效； SM0=0。 // SCON=0x50，設(shè)置 SCON 串行口控制寄存器 ,設(shè) SM1=1。 // 定工作方式 1(10 位串行輸入輸出，波特率可調(diào) )； EA=1。 // 開總中斷； ES=1。 // 開串行口中斷； } 初始化完成后，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)串入并出，送給單片機(jī)，進(jìn)行顯示。 uchar receive_data() { uchar value。 // 接收數(shù)據(jù)顯示值； uchar i。 // 定義顯示次數(shù)變量； while(1) { while( RI == 0)。 // 判斷串行口接收中斷標(biāo)志位； if( RI==1 ) // 當(dāng)接收中斷標(biāo)志位為 1 時(shí) ,點(diǎn)高發(fā)光二極管 ，并重新置位RI； P2=0x00。 RI = 0。 value = SBUF。 // 將 SBUF 寄存器要發(fā)送的數(shù)據(jù)賦給顯示值； for(i=5。 i0。 i) 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 display(value)。 // 顯示發(fā)送的數(shù)據(jù)； } return value。 // 返回解調(diào)值； } 由于信道的噪聲比較嚴(yán)重，為正確通信，有必要使用一定的編碼方式進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。綜合考慮系統(tǒng) CPU資源的占用情況，我們選擇簡(jiǎn)單有效的二維奇偶校驗(yàn)碼作為基本校驗(yàn)碼，但二維奇偶校驗(yàn)碼有明顯的局限 性：不能檢出一幀數(shù)據(jù)中構(gòu)成矩形的 4個(gè)錯(cuò)碼元。為進(jìn)一步提高通信可靠性，我們?cè)诎l(fā)送端多次發(fā)送同一幀數(shù)據(jù)，接收端在連續(xù)接收到的 3幀數(shù)據(jù)中，如果發(fā)現(xiàn)有 2幀完全相同，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)發(fā)送正確，稱為 “三中取二 ”的方式，其效果相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器。用這種方法可以有效地提高通信的可靠性，但需要注意的是，如果接收端在某一幀的連續(xù)發(fā)送過程中始終沒有接到其正確幀，則拒收本幀，也即這種糾錯(cuò)方式不能確保所有幀的有效傳遞。為提高通信的可靠性，通信編碼用二維奇偶校驗(yàn)碼，并采用連續(xù)發(fā)送／三中取二接收的通信方式。 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第五章 測(cè)試與總結(jié) 法及數(shù)據(jù) 測(cè)試所用儀器 Tektronix TDS1012 數(shù)字示波器 SU3080 DDS 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 勝利 VC890 數(shù)字萬(wàn)用表 YB1732B3A 直流穩(wěn)壓電源 系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試 （ 1） 載波頻率測(cè)試： 如圖 51 所示為載波頻率測(cè)試框圖。經(jīng)實(shí)測(cè)，系統(tǒng)載波頻率為 36MHz。 圖 51 載波頻率測(cè)試圖 （ 2） 信道總時(shí)延測(cè)試： 信道總時(shí)延測(cè)試儀由單片機(jī)構(gòu)成，原理圖 52 所示。首先將被測(cè)系統(tǒng)串聯(lián)接入單片機(jī)的串口，單片機(jī)將預(yù)先設(shè)定的碼型經(jīng)由串行口發(fā)送至被測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)開始計(jì)時(shí)， 再利用串口接收，當(dāng)測(cè)試碼全部接收完時(shí)停止計(jì)時(shí)，就可以計(jì)算出信道總時(shí)延。 當(dāng)傳輸 1Mbit 數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)測(cè)信道總時(shí)延小于 2min。 圖 52 信道總時(shí)延測(cè)試圖 （ 3） 誤碼率測(cè)試： 誤碼率測(cè)試框圖如圖 22 所示。 在測(cè)試之前，調(diào)節(jié)可變延時(shí)器使得被測(cè)系統(tǒng)輸出碼系列與可變延時(shí)器輸出碼序列同步，然后設(shè)置碼型發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試碼系列進(jìn)行誤碼率測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表 52 所示。 表 52 誤碼率測(cè)試表 次數(shù) 1 2 3 4 5 誤碼率 /102 分析：由表 52 得，系統(tǒng)誤碼率小于 102。 （ 4） 無(wú) 線傳輸距離測(cè)試： 選用長(zhǎng)度為 50cm的天線，將 被測(cè)系統(tǒng)放置空曠地方，發(fā)射端位置不變，通過移發(fā)射機(jī) 示波器 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 動(dòng)接收端進(jìn)行傳輸距離測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)如表 53 所示。 表 53 最大傳輸距離測(cè)試表 通信距離 /m 數(shù)據(jù)收發(fā) 成功 成功 成功 成功 失敗 分析：當(dāng)天線長(zhǎng)度為 50cm時(shí)，最大傳輸距離為 。 在經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)和調(diào)試中得到以下總結(jié)： 將 AD9854 的 DVDD 與 AVDD 相連直接接到 直流電源，并且在端口并上一個(gè) 10 F 的極性電容和 7 個(gè) 的非極性電 容可以提高電壓的穩(wěn)定性。 AD9854 的參考時(shí)鐘設(shè)計(jì)時(shí)最好不用 PLL 倍頻電路，因?yàn)槿绻额l N 倍的話，那么它的相噪和雜散將惡化 20lgN dB，所以直接用 24MHZ做系統(tǒng)時(shí)鐘比較好。 本設(shè)計(jì)中 AD9854 的地址端數(shù)據(jù)端用的是并口寫入的方式，之前我以為只有串口通信中要考慮時(shí)序問題，并口的方式就不用考慮時(shí)序的問題。在測(cè)試時(shí)當(dāng) STM32 系統(tǒng)時(shí)鐘周期設(shè)定為 32768HZ， AD9854 系統(tǒng)時(shí)鐘用 24MHZ時(shí)沒問題，因?yàn)?STM32 的一個(gè)系統(tǒng)周期時(shí)間是 AD9854 的 732 倍，也就是說(shuō)前面執(zhí)行一條語(yǔ)句剛完成時(shí)后面早就 完成了。但當(dāng) MSP430F149 的系統(tǒng)周期是 48MHZ 的話那么就需要考慮時(shí)序問題了，主要是為了防止出現(xiàn)這樣一種情況： STM32 開始執(zhí)行下一條語(yǔ)句時(shí)，而 AD9854 上一條還沒執(zhí)行完，這樣就會(huì)出現(xiàn)問題。 AD9854 即可用外部時(shí)鐘也可以用內(nèi)部時(shí)鐘。但使用外部時(shí)鐘時(shí)，它內(nèi)部同