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基于嵌入式系统的数字扩频收发信机设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-05-15 10:30:29




    射频单元采用北京迅通科技公司的PTR8000(以nRF905作为数据无线传输芯片)高性能嵌入式无线模块,它专为点对多点无线通信设计,内置数据协议和CRC检错,可工作在430/868/915 MHz,工作电压在1.9~3.6 V之间,最大发射功率+10 dBM,高抗干扰GFSK调制,可跳频,数据速率50 Kb/s,独特的载波监测输出,地址匹配输出,地址就绪输出。由于与RF协议相关的高速信号处理部分已经嵌入在模块内部,PTR8000可与各种单片机配合使用,也可以与DSP等高速处理器配合使用;PTR8000提供一个SPI接口,速率由微控制器自己设定的接口速度决定,在RX(接收)模式中,地址匹配(AM)和数据准备就绪(DR)信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自完成,微控制器即可通过SPI读取接收的数据。在TX(发送)模式中,PTRR8000自动产生前导码和CRC校验码,数据准备就绪(DR)信号通知MCu数据传输完成。
    外部存储器由一块8 MB的SDRAM(采用HY57V641620)和一块2 MB的FLASH(采用HY29LVl60)构成,主要用于存放程序和数据。


2 软件设计
    嵌入式系统的软件开发采用武汉创维特信息技术有限公司的ADT IDE集成开发环境,它提供高效、清晰、可视化的嵌入式软件开发平台,包括一整套完备的面向嵌入式系统的开发和调试工具:编辑器、编译器、链接器、工程管理器以及调试器等,它运行于WindowsNT/95/98/2000/XP,采用类似Visual Studio界面风格,支持中、英文版本。
    在用户的应用程序之前,需要由专门的一段代码完成对系统的初始化,即系统启动加载程序。当ARM微处理器上电或者复位之后,处理器从0x0取值,在这个地址处安排的程序就是系统启动加载程序。由于这类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程,故采用汇编语言,其任务包括建立异常向量表、重构异常向量表、初始化存储器系统、初始化堆栈、初始化应用程序执行环境、屏蔽所有中断和呼叫主应用程序。
    收发机系统的主程序主要完成芯片的初始化、接口的配置、语音数据流控制和中断处理等工作,使得收发机系统在嵌入式微处理器的控制下能有效地完成语音的录人、发送、接收和播放全过程,基于嵌入式系统的数字扩频收发信机程序流程图如图2所示。

3 实验结果
    用汇编语言编写系统启动加载程序,用c语言编写嵌入式微处理器的数字扩频收发信机程序,在ADTIDE集成开发环境下添加源代码,保存后加入到工程中进行设置和编译,通过后经过JTAG简易调试器,将应用程序烧录到FLASH中,下载到SDRAM中。将语音编解码电路、嵌入式微处理器S3C2410X、电平转换电路、语音数据扩频解扩调制解调电路、锁存及控制信号产生电路、外部存储器和射频单元电路正确焊接在PCB板上,上电,运行程序。
    在发送端,话音通过麦克风送人语音编解码芯片UDAl344TS,经过语音编码处理后,产生I2-bus格式的串行语音数据通过标准I2S语音接口传送到嵌入式微处理器S3C2410X。S3C2410X将得到的8位语音数据存储到预先分配好的数据区,接着将该数据通过同步串行接口SIO一位一位地发送到语音数据扩频解扩调制解调芯片Z87200片内进行扩频、BPSK调制等一系列处理后,得到8位数字中频语音信号;最后,通过射频单元PTR8000无线发送出去。
    在接收端,通过射频单元PTR8000无线接收到8位数字中频语音信号,送入z87200片内进行解扩、解调等一系列处理,得到串行语音数据信号;该信号被送入CPLD器件EPM7128SLC84-15的8位同步移位寄存器;CPLD每得到一个8位语音数据就将该数据锁存并产生一个外部中断,通知嵌入式微处理器S3C2410X将这8位语音数据读走;最后在S3C2410X的控制下将语音数据通过I2S接口传送给语音编解码芯片UDAl344TS,解码处理后通过扬声器播放出来。
    发送通道实现了话音录人、扩频和BPSK调制、无线发送;接收通道实现了无线接收、BPSK解调、解扩和播放。两通道可同时进行;在无线传输时,采用PTR8000高性能嵌人式无线模块,最大传输速率可达20 Kb/s,最远传输距离可达1 km左右。


4 结 语
    阐述了嵌入式系统和扩频通信的含义,以嵌入式微处理器S3C2410X为核心,利用Z87200,UDAl344TS,PTR8000等模块设计出了数字扩频收发信机。该文创新点是将嵌入式技术和扩频技术融合在一起,同时采用ADT IDE集成开发环境调试嵌入式系统软件,用嵌入式微处理器对系统其他芯片进行编程控制,因而具有很好的灵活性和通用性;根据所提出的设计思路,可方便地设计其他无线通信系统,有广阔的应用前景和很好的经济效益。

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