【正文】 門2輸入數(shù)碼圖24 相位不連續(xù)頻移鍵控信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖方法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快,波形好,頻率穩(wěn)定度高,但由于對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器進(jìn)行鍵控,得到的波形相位會(huì)失去連續(xù)性,因此通常只采用一個(gè)振蕩器,它產(chǎn)生基準(zhǔn)振蕩頻率,送入可控?cái)?shù)字分頻器進(jìn)行分頻,分頻頻率由輸入數(shù)字信號(hào)決定。直接調(diào)頻法即連續(xù)調(diào)制中的調(diào)頻(FM) 信號(hào)的產(chǎn)生方法,是將輸入的基帶脈沖去控制一個(gè)振蕩器的參數(shù)而改變振蕩頻率,這種方法實(shí)現(xiàn)容易,輸出的波形相位是連續(xù)的,但電路的振蕩頻率穩(wěn)定性較差。 總體設(shè)計(jì)方案1 調(diào)制原理數(shù)字頻率調(diào)制的基本原理是利用載波的頻率變化來傳遞信息, 又稱為數(shù)字調(diào)頻, 即頻移鍵控(FSK)。如DSP芯片的運(yùn)算速度、價(jià)格、硬件資源、運(yùn)算速度、開發(fā)工具等[6]?？偟膩碚f，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。輸出抗混疊濾 波A/DDSP芯片D/A平滑濾波輸入圖21 典型的DSP系統(tǒng) 設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。軟件設(shè)計(jì)包括基帶波形合成技術(shù)、接收匹配濾波技術(shù)、數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，算法的實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 對(duì)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求本課題主要討論調(diào)制解調(diào)的硬件設(shè)計(jì)和數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法。其最大的特點(diǎn)是自適應(yīng)速率傳輸，即在傳輸過程中，根據(jù)當(dāng)?shù)赜脩艟€路的質(zhì)量好壞，產(chǎn)品有自動(dòng)調(diào)節(jié)傳輸速率的功能，這樣能使所在地區(qū)線路不佳的聯(lián)網(wǎng)用戶也可以享受到高速傳輸?shù)倪B接效果。但是外置式調(diào)制解調(diào)器得用一根串行電纜把計(jì)算機(jī)的一個(gè)串行口和調(diào)制解調(diào)器串行口連起來，這根串行線一般隨外置式調(diào)制解調(diào)器配送。它的連線相當(dāng)簡(jiǎn)單。目前調(diào)制解調(diào)器主要有兩種：內(nèi)置式和外置式。它是為數(shù)據(jù)通信的數(shù)字信號(hào)在具有有限帶寬的模擬信道上進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸而設(shè)計(jì)的，它一般由基帶處理、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)放大和濾波、均衡等幾部分組成。DSP技術(shù)廣泛的應(yīng)用于語音處理，圖像/圖形，軍事，儀器儀表，自動(dòng)控制，醫(yī)療，家用電器等?！　、?專用的指數(shù)編碼器(EXP encoder)能夠在一個(gè)周期內(nèi)完成累加器中40bit數(shù)值的指數(shù)運(yùn)算。C54x屬于TI的C5000系列的產(chǎn)品，C54x系列是針對(duì)低功耗、高性能的高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理而專門設(shè)計(jì)的定點(diǎn)DSP，廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中，它的CPU具有下列特征：　　⑴ 采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，一條程序總線(PB)、三條數(shù)據(jù)總線(CB、DB、EB)和四條地址總線(PAB、CAB、DAB、EAB)；　?、?40bit的算術(shù)邏輯單元(ALU)以及一個(gè)40bit的移位器和兩個(gè)40bit的累加器(A、B)，支持32bit或雙16bit的運(yùn)算。TMS320C54x是為實(shí)現(xiàn)低功耗，高性能而專門設(shè)計(jì)的定點(diǎn)DSP芯片，它的中央處理單元采用優(yōu)化的哈佛結(jié)構(gòu)，包含1條程序總線，3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線，具有高度的并行性，且功耗很低。　　DSP 和數(shù)字信號(hào)處理功能很差的低成本微處理器融合起到了很好的互補(bǔ)作用，同時(shí)多數(shù)應(yīng)用中均需要具有智能控制和數(shù)字信號(hào)處理兩種功能，多媒體和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需要將進(jìn)一步加速這一融合過程。接下來又催生了第三階段，這是一個(gè)賦能(enablement)的時(shí)期，我們將看到DSP理論和DSP架構(gòu)都被嵌入到SoC類產(chǎn)品中。DSP產(chǎn)業(yè)在約40年的歷程中經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，DSP意味著數(shù)字信號(hào)處理，并作為一個(gè)新的理論體系廣為流行；隨著這個(gè)時(shí)代的成熟，80年代開始DSP進(jìn)入了發(fā)展的第二階段，在這個(gè)階段，DSP代表數(shù)字信號(hào)處理器，這些DSP器件使我們生活的許多方面都發(fā)生了巨大的變化； 21世紀(jì)DSP發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，TI及時(shí)調(diào)整DSP發(fā)展戰(zhàn)略全局規(guī)劃，并以全面的產(chǎn)品規(guī)劃和完善的解決方案，加之全新的開發(fā)理念，深化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。其DSP缺點(diǎn)是：需要模數(shù)轉(zhuǎn)換；受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；但是其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過缺點(diǎn)[1]。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。 DSP技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱DSP)是一種獨(dú)特的微處理器，它通過數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換和提取信息，來處理和現(xiàn)實(shí)信號(hào)，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。本課題介紹的基于C54x DSP 的基帶調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用于軟件無線電領(lǐng)域。片上集成有存儲(chǔ)器和在片的外設(shè),和專門用途的硬件邏輯。TMS320C54xDSP 是TI 公司在繼TMS320C1X、TMS320C2X 和TMS320C5X 之后推出的16 位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。 Filtering 。 Modem 。調(diào)制解調(diào)器軟件包括:外設(shè)接口初始化、接收、發(fā)送、編碼、基帶調(diào)制、濾波、載波同步、位同步、解調(diào)、幀同步等。隨后在論述調(diào)制解調(diào)器工作原理的基礎(chǔ)上，給出了一種基于C54xDSP的通用基帶調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)。由于DSP芯片具有有體積小、重量輕、使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)DSP技術(shù)具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快的特點(diǎn) ，因此基于DSP技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器在通信系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。摘 要調(diào)制解調(diào)器是利用模擬通信網(wǎng)來完成一系列數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵設(shè)備之一。近些年來，隨著科技的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)量的日益增加以及業(yè)務(wù)范圍的不斷擴(kuò)大化，對(duì)于Modem的傳輸速率以及性能指標(biāo)相應(yīng)的提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。本論文先簡(jiǎn)要闡述了C54xDSP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，探討了C54xDSP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。該調(diào)制解調(diào)器硬件以C54x DSP芯片為核心，包括FPGA/CPLD、可編程開關(guān)電容濾波器、A/D變換器、D/A變換器、編解碼器、RS232異步通信接口電路及時(shí)鐘電路等。關(guān)鍵詞：基帶；調(diào)制解調(diào)器；DSP；濾波；編碼ABSTRACTModem is one of the equipment which uses a munications network to plete a series of data munications. In recent years, with the rapid progress in science and technology and data munication built increasing and business scope of the struggle, for both modems transmission speed and performance indicators corresponding offered a high standard required. DSP chip with advantages of a small size, weight and more convenient use while DSP technology have a strong data processing ability, high running speed, therefore, based on the DSP technology in a munication system modem are increasingly wide application.This paper briefly describes the first c54xdsp system structure and working mechanism, c54xDSP benefits of work. Then the modem works on the basis of giving a general c54xdsp based on the design project with your modem. The modem hardware c54x DSP to chip at the core, including FPGA/CPLD, programmable switch a filter and a d change and d a varied and codec, RS 232 asynchronous munication interface and the electrical circuits. A modem peripheral interface software includes: initialize, receiving and sending, coding, base with modulation, filtering, the carrier waves synchronization, synchronous and demodulates and a frame alignment, etc. At last it’s the DSP mobile munications technology in wireless systems and developing prospect.KEY WORDS: Baseband 。DSP。Encoding目 錄第1章 緒論 1 DSP技術(shù) 1 C54xDSP芯片 2 基帶調(diào)制解調(diào)器原理及應(yīng)用 3第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4 對(duì)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 4 設(shè)計(jì)背景 4 DSP系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì) 4 CCS集成開發(fā)環(huán)境 5 總體設(shè)計(jì)方案 6 6 硬件選擇 8第3章 基于C54x DSP的通用基帶調(diào)制解調(diào)器硬件設(shè)計(jì) 9 C54xDSP應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 C54xDSP芯片的電源設(shè)計(jì) 9 時(shí)鐘的考慮 9 3V 和5V混合邏輯設(shè)計(jì) 10 基于C54xDSP調(diào)制解調(diào)器硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 QPSK調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 信號(hào)流程 14 硬件原理圖說明 14第4章 基于C54x DSP的通用基帶調(diào)制解調(diào)器軟件設(shè)計(jì) 17 C54x DSP的軟件設(shè)計(jì) 17 TMS32C54混合編程的規(guī)范 17 C54x DSP的軟件設(shè)計(jì)流程圖 18 基帶調(diào)制解調(diào)的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 18 QPSK調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 19 DSP定點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 20 24 27 結(jié)語 30參考文獻(xiàn) 31致 謝 33附錄1：模擬輸入/輸出通道電路 34附錄2：英文原文 35附錄3：中文譯文 44第1章 緒論二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到普遍的應(yīng)用。此系列DSP 芯片運(yùn)用修正的哈佛結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)與程序分開存放,8 條高速并行總線的內(nèi)部。功能強(qiáng)大的指令系統(tǒng),使該芯片具有很高的處理速度和廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性,由于C54xDSP有功耗小、成本低等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、軟件無線電等領(lǐng)域。Modem中的基帶調(diào)制解調(diào)器的優(yōu)勢(shì)在于它有完全的物理互換性能和靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片?！　SP優(yōu)點(diǎn)：容易實(shí)現(xiàn)集成，可以時(shí)分復(fù)用，共享處理器；方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波，可用于頻率非常低的信號(hào)。 由于DSP芯片的問世，使得數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域中的應(yīng)用更加引起重視。成就這一進(jìn)展的前提就是DSP每MIPS價(jià)格目標(biāo)已設(shè)定為幾個(gè)美分或更低。內(nèi)核結(jié)構(gòu)的不斷完善，多通道的結(jié)構(gòu)和單指令多重的數(shù)據(jù)(SIMD)、特大指令字組(VLIM)將在新的高性能處理器中占主導(dǎo)地位，它將是DSP在的未來發(fā)展趨勢(shì)[2]。 C54xDSP芯片TI公司現(xiàn)在主推四大系列DSP中C5000系列（定點(diǎn)、低功耗）：C54X，C54XX，C55X 相比其它系列的主要特點(diǎn)是低功耗，所以最適合個(gè)人與便攜式上網(wǎng)以及無線通信應(yīng)用，如手機(jī)、PDA、GPS等應(yīng)用。可滿足多種實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的需要[3]?！　、?17bit17bit的硬件乘法器和一個(gè)40bit專用加法器的組合(MAC)可以在一個(gè)周期內(nèi)完成乘加運(yùn)算；　?、?比較、選擇和存儲(chǔ)等單元能夠加速維特比譯碼的執(zhí)行?！　、蕟为?dú)的數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生單元(DAGEN)和程序地址(PAGEN)產(chǎn)生單元，能夠同時(shí)進(jìn)行三個(gè)讀操作和一個(gè)些操作[4]。 基帶調(diào)制解調(diào)器原理及應(yīng)用調(diào)制解調(diào)器，即Modem，是計(jì)算機(jī)與電話線之間進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換的裝置，由調(diào)制器和解調(diào)器兩部分組成，調(diào)制器是把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)（如文件等）調(diào)制成可在電話線上傳輸?shù)穆曇粜盘?hào)的裝置，在接收端，解調(diào)器再把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)字信號(hào)。調(diào)制是將數(shù)字信號(hào)與音頻載波組合，產(chǎn)生適合于電話線上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)（模擬信號(hào)），解調(diào)是從音頻信號(hào)中恢復(fù)出數(shù)字信號(hào)。內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器其實(shí)就是一塊計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展卡，插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的一個(gè)擴(kuò)展槽即可使用，它無需占用計(jì)算機(jī)的串行端口。外置式調(diào)制解調(diào)器則是一個(gè)放在計(jì)算機(jī)外部的盒式裝置，它需占用電腦的一個(gè)串行端口，還需要連接單獨(dú)的電源才能工作，外置式調(diào)制解調(diào)器的連接也很方便，phone和line的接法同內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)器的一個(gè)重要性能參數(shù)是傳輸速率，56K的調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。~128000bps信號(hào)速率、四線全雙工通信方式、同步、單邊帶調(diào)制方式和60~108kHz基群電路等功能；、全雙工通信方式、同步和擁有數(shù)據(jù)壓縮及差錯(cuò)控制技術(shù)等功能[5]。硬件包括FPGA/CPLD、可編程開關(guān)電容濾波器、A/D變換器、D/A變換器、編解碼器、RS232異步通信接口電路及時(shí)鐘電路等。 設(shè)計(jì)背景 DSP系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)圖21所視為一個(gè)典型的DSP系統(tǒng)。只有選定了DSP芯片，才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。一般來說，選擇DSP芯片時(shí)應(yīng)考慮到如下諸多因素。DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程如圖22：開始系統(tǒng)需求分析軟硬件功能劃分硬件接口設(shè)計(jì)軟件模塊劃分硬件設(shè)計(jì)軟件模塊開發(fā)硬件調(diào)試軟件調(diào)試系統(tǒng)聯(lián)調(diào)滿足要求結(jié)束分析原因否是