基于PC104总线的2FSK调制器的设计与实现

1、基于pc104总线的2fsk调制器的设计与实现计算机系统在现代工业控制中发挥着越来越重要的作用，它具有便携、牢靠、低功耗、通用、易扩展等诸多优点。用法嵌入式系统举行工业控制要涉及到计算机数据的传输、采集、调制解调等一系列问题。本调制器是一种基于pc104的嵌入式系统的外围设备，嵌入式计算机系统通过pc104总线将数据发送到端口，调制器接收数据并举行调制后，将信号输出到受控设备，从而对相应设备起到控制的功能。在本调制器的硬件中用法，提高了系统的通用性。1 总体结构该调制器实现的功能主要包括：识别并接收总线发送的数据；按照不同地址控制信号将数据按路区别(共四路)；每路分离将数据根据延续调制的方式举

2、行2fsk调制；对调制后的信号举行放大整形并发送到端口。因此，该调制器的电路部分分离包括数据接收部分、fpga及外围电路(实现数据分路及数字调制功能)、da转换电路、放大滤波电路等。系统总体结构1所示。2 pc104总线及数据接收电路pc104总线是特地为嵌入式系统开发的系统总线，是一种自堆栈式、模块化的总线，它基于isa总线进展而来，有16位和8位两种接口方式(分离为64+40引脚和64引脚端口结构)，该总线具有结构紧凑、便携、牢靠、功耗低、易扩展等优点。对于工程开发而言，常用的引脚主要有以下几个：sd0sd7，sd8sd15：数据总线，当采纳8位接口方式时，惟独sd0sd7工作；sa0sa

3、19，la17la23：地址信号，对端口举行操作时用法sa0sa9；aen：dma选通信号，为高电平常表示处于dma模式；iow，ior：端口写、读信号，低电平有效；sysclk：系统提供的基及时钟信号，是标准的方波信号，约为8 mhz；vcc，gnd，+12 v，-12 v：系统提供的电源接口。数据接收电路就是要在正确的时序上将所需的数据举行提取，还要实现将电路工作状态传送回总线，以便总线打算是否发送下组数据的功能。因为pc104总线最高支持约8 mhz的时钟频率，而受控设备所需的2fsk信号频率为几千赫兹，因此这里只用8位数据总线就彻低能够满足要求。总线接收电路2所示。其中sd0sd9，s

4、a0sa9是从总线发来的数据、地址信号，sel0sel3为分路挑选信号，answer0answer3为fpga的状态返回信号，因为总线速度要比2fsk输出速度高得多，因此，总线要对fpga数据缓存器是否为空举行查询，当fpga没有完成数据转换时，总线要等下个周期，直到状态返回信号显示fpga内部为空时，总线才可以发送下组数据到fpga。74ls273负责将每路的数据分离举行锁存，4路数据共用法4个。out1d0d7为第一路8位数据输出，lock0为其控制信号，表示数据的更新。3 fpga及其外围电路fpga具有集成度高、设计灵便、易于修改、节约空间、通用性高等优点。本调制器中fpga采纳的是公

5、司的epf10k20tc144-4器件，该器件具有20 000个典型门，1 153个规律单元，144引脚，包括2个全局输入时钟，4个全局输入，86个通用可编程io引脚。该芯片采纳tqfp封装，芯片面积较小，功耗低，其输入、输出与ttl，与pc104总线电平彻低兼容。fpga电路主要实现的功能为：接收数据提取电路发送的分路数据；以总线上的sysclk时钟为基准，通过分频产生受控设备能识别的频率；为每路输出举行2fsk的数字调制，保证信号的延续性；完成本身的fpga电路配置。fpga配置电路3所示。fpga的配置用法ps和jtag两种方式，既能实现jtag方式下电路在线调试，又能保证调试完成后能够

6、正确用法相应的配置器件。其中jp5*2插座为jtag配置端口，tdi、tdo、tms、tck为jtag配置引脚，该配置方式采纳blastermv线，通过配置计算机的并口与电路板配置端口举行衔接，用于将编写好的配置数据实时传送到fpga，该方式主要用于电路调试；epc1pc8为fpga配置器件，采纳ps(被动串行)配置方式，因为fpga内部存储器属于易失性ram存储，因此每次加电后都要将程序重新写入fpga，配置器件本身就是存储器，其主要作用就是在每次加电后将程序写入fpga，保证调试完毕的电路能够正常单独举行工作。来自前级电路的数据及控制信号、发到da转换电路的数据都衔接到fpga芯片的通用i

7、o引脚，通过编程实现所需功能。对fpga的编程用法altera公司的软件，该软件采纳图形化与语言混合编程，易于调试修改。编程实现的主要功能为：对输入数据举行锁存移位，确保每位数据都能得到正确处理；产生两组分频时钟参加2fsk调制，并使分频后的时钟根据时序进入数字调制器；数字调制器负责将不同频率始终根据挨次依次产生延续量化的8位正弦波数字量输出到端口。本设计中因为采纳两种频率分时产生，按时序进入调制器，而正弦波数字调制器单独工作的办法，保证了输出正弦波具有延续的相位，不会产生相位突变。4 da转换电路da转换共包括四路，其主要功能是将fpga输出的已调制好的2fsk数字信号转换为正弦波信号。因为

8、fpga在举行数字调制时产生的是延续量化的正弦波形，两个频率之间不存在相位的突变，不会存在大量的高频杂波，因此，后期的信号处理电路用法放大电路与容易的型对信号举行处理即可得到比较抱负的2fsk信号。da转换电路4所示。此电路采纳ad7524作为da转换器，ad7524属于t型网络型，输出，8位数字输入，输出建立时光0.2s0.15s，其数字输入端可采纳5 v15 v两种输入，本电路采纳兼容ttl电平的5 v输入。电路中将其输入控制端cs、wr同时接地，当有来自fpga的数据ad1017输入时无需锁存，挺直举行转换，因此要求fpga的输出要具有锁存功能，此接法可削减输出控制线，削减时序干扰。r1ad1和r1ad2为da输出波形调节电阻，主要用于调节波形位置，不致产生失真。da输出采纳双极性接法，通过两路lm324通用举行放大，输出2fsk信号。图5(a)为经过da转换后输出的波形在上的截图，由图中可以看到，数字调制并经da转换后，波形是一种阶梯状正弦波，且波形延续，频率变换交界处无相位突变。该信号经过双极性放大器放大并通过型滤波器后变成5(b)所示的延续正弦波。图5 2fsk信号滤波前后波形比较5 结语采纳fpga举行2fsk调