基于TMS320C5420的2FSK设计与实现

1、基于tms320c5420的2fsk设计与实现软件是利用大规模技术，把芯片或通用cpu芯片作为无线通信的基本硬件平台，将尽可能多的无线通信功能(如调制技术、跳频、纠错及加密等)用软件实现。软件无线电技术可以用软件升级来转变无线功能参数，可以按要求的条件编程实现无线通信功能，使系统升级基于软件，其代价小，灵便性强。用ti公司的tms320c5420dsp芯片胜利设计出一种兼容2fsk，dpsk，qam等多种调制解调方式的jh5001通信原理试验系统，下面以 2fsk为例，具体介绍用dsp软件实现他的原理。2fsk调制的dsp软件实现2fsk调制的数字设计频移键控fsk调制是用数字基带信号来控制高

2、频载波频率的变幻，调制后的载波信号频率代表了要传送的数字信号。二进制fsk(2fsk)是用2个高频载波f1和f2来表示2个数字信号“1”或“0”。2fsk调制的常用办法是将f1和f2的正弦值预先计算出来，制成一个表，dsp工作时仅做查表运算即可实现。在这里采纳数字振荡器办法，用迭代办法产生正弦信号。其原理如下：一个传递函数为正弦序列sinkt的z变换为：其中，a=2cost，b=-1，c=sint。设初始条件为0，求出式(1)的反z变换为：这是一个二阶差分方程，对其求单位冲击响应便可得到正弦信号sinkxt。利用单位冲击函数xk-1的性质，仅当k=1时，xk-1=1，得到下列递推式：k=0时y

3、0=ay-1+by-2+0=0k=1时y1=ay0+by-1+c=ck=2时y2=ay1+by0+0=ay1k=3时y3=ay2+by1k=n时yn=ayn-1+byn-2在k2以后，yk能用yk-1和yk-2计算出来，这样通过迭代就能得到一系列的yk值。所设计的数字振荡器产生16khz和 32khz的正弦信号，分离代表数据0和1，设置采样频率为96khz，通过确定上面递归差分方程系数就可求得16khz和32khz正弦信号的系数(下标为0的系数是16khz正弦信号的系数，下标为1的系数是32khz正弦信号的系数)。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程序在初始化时先分离计算出产生16khz与32khz信号所需要的y1和y2值，然后开放定时器中断，以后每次进入定时器中断服务程序时，利用已计算出的y1和y2值重新计算出新的y0值，对其求单位冲击响应就可得到16khz和32khz的正弦信号。2fsk调制的定时与中断设计为了保证96khz的采样频率，需要用到tms320c5420的中断与定时器。定时器主要由3个寄存器组成，分离是定时器

5、寄存器tim，每计数一次自动减1；定时器周期寄存器prd，当tim减为0后，cpu自动将prd的值装入tim；定时器控制寄存器tcr。定时器控制寄存器tcr各个比特位的详细定义如表1所示。表1定时器控制寄存器tcr的定义tms320c5420的定时器工作原理是：当clkout信号时钟沿到来时，触发psc。psc是一个减1计数器，clkout信号时钟沿使psc减 1，直到psc为0，然后用tddr重新装入psc，同时将tim减1，直到tim减为0，这时cpu发出tint中断，同时在tout引脚输出一个脉冲信号，脉冲宽度与clkout全都，然后用prd重新装入，重复下去直到系统或定时器复位。当系统

6、复位或定时器单独复位时，tim和prd都置成最大值fffh，tddr位清0，定时器控制寄存器的停止状态位tss被清零，定时器启动，并将定时器扩展周期tddr中的值加载到定时器预置计数器psc中，而且将定时器周期寄存器prd中的值重新加载到定时器寄存器tim中。定时器中断的频率由式(3)打算：其中，tc表示clkout的周期，即tint=95khz。由式(3)可确定定时时光常数tddr=0，prd=333。tms320c5420的中断是通过中断屏蔽寄存器imr来实现的。imr是一个存储器映射寄存器，用于控制中断源的屏蔽和开放。当st1寄存器中的intm位为0时，全局中断允许。imr中的某一位为1

7、时，该中断开放。以下是imr寄存器各个比特位的定义：其中，hpint表示hpi接口中断，int3int0为外部引脚产生的中断；txint和trint为tdm串口的发送和接收中断；bxint和brint为bsp串口的发送和接收中断；tint为定时器中断。图1为 2fsk调制主程序流程图，图2为中断程序流程图。按图1和图2的流程编制程序即可实现2fsk调制功能。图12fsk调制主程序流程图图2中断程序流程图2fsk解调的dsp软件实现2fsk解调的办法有相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调等多种办法，这里采纳正交相乘非相干解调法。 输入信号为，经延时后信号，其中s为延时量。两路信号相乘之后

8、的结果为：在式(4)中，第一项经过低通后可以滤除。当2f0*s=p/2时，式(4)可化简为：因而经过后，输出信号的大小为：，从而实现了fsk的正交相乘非相干解调。从以上的分析可以看出，正交相乘非相干解调法关键在于正确挑选。这里2fsk的采样率96khz，每一个比特采样16个样点，基带信号的载频f0为24khz，频偏量$f为8khz。因而在dsp的处理过程中，延时取一个样值就可满足cos(2f0*)=0的条件，从而保证信号通过低通滤波器后的值为tbsin(2f*)。当基带信号为1时，滤波后得到一个正当；当基带信号为0时，滤波后得到一个负值，最后判决时就可按照滤波后值的正负推断。正交相乘非相干解调

9、的另一个关键问题是低通滤波器的实现。为了将二倍频重量cos4(f0f)*t-2(f0f)*去除，需要将相乘后的值通过一个低通滤波器，留下cos2(f0f)*。为此设计了一个51阶fir滤波器，采纳汉明窗平方根升余弦滚降。fir滤波器的差分表达式为：fir滤波器没有反馈回路，是一个无条件的稳定系统。他的单位脉冲响应h(n)是一个有限长序列，当h(n)满足偶对称或奇对称，并且h(n)是一个实数序列时，fir滤波器具有线性相位的特性。通过对fir滤波器的结构和他的差分方程分析，可以看出fir滤波器事实上是一种乘法累加运算，对不同时刻的输入乘以其加权系数，然后各项相加，不断地移位输出，这样就得到了滤波输出结果。将式(6)绽开即得：由此式可见，将最新的样本与h(0)相乘，次新的样本与h(1)相乘，依次类推，最老的样本与h(n-1)相乘，然后将这51个乘积相加就得到一个y (n)。然后又读入一个新样本，则本来最新的样本变为次新的样本，本来最老的样本则被淘汰。此法的暗示图4所示。图4fir实现暗示图在编程时，将最新的x(n)的地址给ar4，51阶的h(x)放在scr_wave表中。计算时，ar4递减，且将ar4地址