1、沈阳理工大学 DSP课程设计FSK信号调制资料摘 要二进制频移键控(2FSK)是数字信号传输中一种数字调制解调方式，广泛应用在跳频通信系统中的数字调制解调，本文提出的采用DSP芯片实现2FSK，利用DSP的高性能，对数字信号进行查表法的调制以及非相干方式的解调。由于它采用软件实现，并最大限度地发挥了DSP的软件实现优势，因此数字化的实现十分灵活。需要升级时，可根据实际需求修改程序即可，不用修改硬件电路。本文所研究的内容适应当前科学技术的发展与更新，具有一定的实用价值。本文所提出的实现数字化调制，同步和解调的方法，仍然是当前通信领域中先进的技术，具有一定的理论和实践意义；在本研究中开发的DSP目
2、标板可为实验的后续研究提供实用的研究平台。关键词: 2FSK；调制解调；DSP；非相干解调目 录1 设计目的 12 设计要求 13 设计原理 13.1 FSK简介 13.2 FSK工作原理 24 仿真程序 44.1 FSK.asm 44.2 编写链接配置文件 54.3 编写中断向量表文件 64.4 建立波形文件 94.5 建立输入波形文件（FskBitTxt.Inc) 105程序运行结果及分析 115.1对项目进行编译和链接，装载 115.2运行程序并查看结果 116 总结体会 13参考文献 14FSK信号调制1 设计目的1. 掌握CCS集成开发环境的编译和调试方法。 2. 了解FSK的调制原
3、理，并编写程序使用CCS开发环境进行调试，使之完成 FSK的信号调制。2 设计要求1. 对信号进行调制2. 输出调制后的信号3. 将数字信号调制成模拟信号（FSK调制）3 设计原理3.1 FSK简介频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。 最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统，即2FSK系统。二进制频移键控（2-FSK） 频移键控是利用两个不同频率f1和f2的振荡源来
4、代表信号1和0，用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。技术上的FSK有两个分类，非相干和相干的FSK。在非相干的FSK，瞬时频率之间的转移是两个分立的频率。 在另一方面，在相干频移键控或二进制的FSK ，是没有间断期在输出信号。 在数字化时代，电脑通信在数据线路（电话线、网络电缆、光纤或者无线媒介）上进行传输，就是用FSK调制信号进行的，即把二进制数据转换成FSK信号传输，反过来又将接收到的FSK信号解调成二进制数据，并将其转换为用高，低电平所表示的二进制语言，这是计算机能够直接识别的语言。 随着现代通信技术的发展，软件化的通信思想趋于成熟。用DSP芯片或者通用CPU芯片作为无线通
5、信的硬件平台，而尽可能多的用软件来实现通信功能，是现代通信领域广泛使用的方法。随着DSP芯片性价比的提高，其在通信、自动控制、仪器仪表等许多领域的应用也越来越广泛。3.2 FSK工作原理2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为时代表传0，载频为时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以和为载频、以和为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。2FSK信号的典型时域波形如图1所示，其一般时域数学表达式为：图3.1 2FSK信号的典型时域波形式中，是的反码，即因为2FSK属于频率调制，通常可定义其移频键控指数为显然，h与模拟
6、调频信号的调频指数的性质是一样的，其大小对已调波带宽有很大影响。2FSK信号与2ASK信号的相似之处是含有载频离散谱分量，也就是说，二者均可以采用非相干方式进行解调。可以看出，当h1时，2FSK信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为：（Hz）2FSK信号的产生通常有两种方式：（1）频率选择法；（2）载波调频法。由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（或）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终是连
7、续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽内。在这里，我们采用的是频率选择法，其调制原理框图如图2所示： 图3.2 2FSK调制原理框图从“FSK基带输入”输入的基带信号分成两路，一路经过电压比较器1（LM339）得到同基带信号极性相同的高/低电平，另一路经过电压比较器2（LM339）得到同基带信号极性相反的高/低电平，分别接至模拟开关电路1、2（74HC4066），因此当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，输出第一路载波（FSK载波输入1）；当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2打开，此时输出第二路载波（FSK载波输入2），再通过叠加就
8、得到FSK调制信号输出。下面为2FSK硬件实现框图：图3.3 2FSK硬件实现框图由图3可知，从“FSK-NRZ”输入的基带信号分成两路，1路经U5（LM339）反相后接至U4B（4066）的控制端，另1路直接接至U4A（4066）的控制端。从“FSK载波A”和“FSK载波B”输入的载波信号分别接至U4A和U4B的输入端。当基带信号为“1”时，模拟开关U4A打开，U4B关闭，输出第一路载波；当基带信号为“0”时，U405A关闭，U405B打开，此时输出第二路载波，再通过相加器就可以得到FSK调制信号。4 仿真程序4.1 FSK汇编程序在工程管理器中双击FSK.asm ，将出现文本编辑窗口，在该
9、文本编辑窗口中输入如下内容：*FSK调制程序 F0为64个点，一个周期波形；F1为64个点，两个周期波形 * .title FSK.asm .mmregs .copy FSKCOEFF.inc .def startindata .usect buffer,1outdata .usect buffer,32STACK .usect STACK,10* .textstart: LD #indata,DP STM #indata,AR1*input: nop STM #outdata,AR4 LD *AR1,A ;读入数据 BC A1,AGT ;if A0,then goto A1 STM #F0,
10、AR3 ;A=0 B OUTA1: STM #F1,AR3 ;A=1 B OUT *OUT: RPT #63 MVDD *AR3+,*AR4+ nop B input .end*4.2 编写链接配置文件vectors.obj FSK.obj -o FSK.out -m FSK.map -estart MEMORY PAGE 0: EPROM: org=0090H,len=0F70H VECS: org=0080H,len=0010H PAGE 1: DARAM: org=2000H,len=2000H SECTIONS .text : EPROM PAGE 0 F0 : EPROM PAGE
11、0 F1 : EPROM PAGE 0 .bss : DARAM PAGE 1 STACK : DARAM PAGE 1 buffer : DARAM PAGE 1 .vectors : VECS PAGE 0 4.3 编写中断向量表文件* Reset vectors * .sect .vectors .ref _c_int00 ; main progrom .ref TINT0_ISR ;.ref timer0 ,hpisys,usb_read .align 0x80 ; must be aligned on page boundaryRESET: ; reset vector B _c_i
12、nt00 ; branch to main progrom NOP NOPnmi: RETE ; enable interrupts and return from one NOP NOP NOP ;NMI ; software interruptssint17 .space 4*16sint18 .space 4*16sint19 .space 4*16sint20 .space 4*16sint21 .space 4*16sint22 .space 4*16sint23 .space 4*16sint24 .space 4*16sint25 .space 4*16sint26 .space
13、 4*16sint27 .space 4*16sint28 .space 4*16sint29 .space 4*16sint30 .space 4*16int0: RETE NOP NOP NOPint1: RETE NOP NOP NOP int2: RETE NOPNOPNOP TINT: B TINT0_ISR ;Timer0中断 NOP NOPrint0: RETE NOP NOP NOPxint0: RETE NOP NOP NOPDMAC0: RETE NOP NOP NOPDMAC1: RETE ;tint1 NOP NOP NOPint3: RETE NOP NOP NOPH
14、PINT: RETE NOP NOP NOP DMAC2: RETE ;rint1 NOP NOP NOP NOPxint1: RETE NOP NOP NOPDMAC4: RETE NOP NOP NOPDMAC5: RETE NOP NOP NOP .end4.4 建立波形文件FSKCOEFF.inc，：F0: .word 0, 3211, 6392, 9512, 12539, 15446, 18204, 20787 .word 23170, 25330, 27245, 28898, 30273, 31357, 32138, 32610 .word 32767, 32610, 32138,
15、 31357, 30273, 28898, 27245, 25330 .word 23170, 20787, 18204, 15446, 12539, 9512, 6392, 3211 .word 0, -3211, -6392, -9512,-12539,-15446,-18204,-20787 .word -23170,-25330,-27245,-28898,-30273,-31357,-32138,-32610 .word -32768,-32610,-32138,-31357,-30273,-28898,-27245,-25330 .word -23170,-20787,-18204
16、,-15446,-12539, -9512, -6392, -3211F1: .word 0, 6352, 12464, 18102, 23054, 27131, 30178, 32081 .word 32766, 32208, 30428, 27493, 23515, 18645, 13067, 6994 .word 655, -5708,-11855,-17552,-22584,-26758,-29917,-31941 .word -32753,-32322,-30665,-27844,-23967,-19180,-13665, -7632 .word 0, 6352, 12464, 18
17、102, 23054, 27131, 30178, 32081 .word 32766, 32208, 30428, 27493, 23515, 18645, 13067, 6994 .word 655, -5708,-11855,-17552,-22584,-26758,-29917,-31941 .word -32753,-32322,-30665,-27844,-23967,-19180,-13665, -76324.5 建立输入波形文件（FskBitTxt.Inc)Bit: .word 1 .word 1 .word 0 .word 1 .word 1 .word 0 .word 1
18、.word 1 .word 1 .word 1 .word 0 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 0 .word 0 .word 1 .word 1 .word 0 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 1 .word 0 .word 0 .word 05程序运行结果及分析5.1对项目进行编译和链接，装载把FSK.asm、vectors.asm、FSK.cmd、FSKCOEFF.inc依次添加到项目后，点击ProjectCompile File，在项目
19、编译成功之后点击ProjectBuild选项对该项目进行链接，生成FSK.out文件。装载方法是点击：FileLoad Programe 再选择生成的FSK.out文件就可以将程序装载到DSP的内部存储器中。5.2运行程序并查看结果1. 点击ViewGraphTime/Frequence，出现“Graph Property Dialog”，按下图所示设置，然后点击OK，即会出现一个图形窗口此步骤用于观察调制信号。图5.1 参数设置2. 点击ViewGraphTime/Frequence，出现“Graph Property Dialog”，按下图所示设置，然后点击OK，即会出现一个图形窗口此步骤
20、用于观察调制后的信号。图5.2 参数设置3. 按F11运行程序（注意不要直接运行程序）。此时即可看到如下图所示的结果，且图形不断闪烁（在更新）。图5.3 调制效果图6 总结体会 本文给出了FSK调制与解调的基本原理，然后详细的论述了FSK调制与解调设计方法以及在设计过程中运用的思想和实现过程。针对当前DSP可编程器件在数字技术的发展和日益广泛的应用，为了提高调制与解调的速度，我们采用专用的具有程序和数据分开的总线结构、流水线操作功能、单周期完成乘法的硬件乘法器DSP芯片。本方法设计的FSK调制解调器具有调制相位连续、解调无相位抖动、传输速率快等特性。并且此种运算具有实现简单，效率较高，用于系统
21、的调制与解调，占用CPU系统资源较少等特点。由于设计是采用软件可编程语言实现的，增加了设计的可移植性。总而言之，通过此次课程设计让我明白了合作的重要性，精诚合作就能达到事半功倍的效果。也让我感受到只有在充分理解课本知识的前提下，才能更好运用，这让我在今后的学习中有了更加浓厚的兴趣，也更加明白了学习的目标。同时，在这次设计让提升了我遇到问题、分析问题、动手解决问题的能力，也提高了分析和动手实践能力。也对dsp的有关软件有了更进一步的理解。我相信，通过此次的此次的课程设计对我今后进一步加强对DSP应用技术的学习与研究对我今后的学习将会起到很大的帮助！ 参考文献1 姜阳 周锡青 DSP原理与应用试验
22、 西安 西安电子科技大学出版社 20082 赵洪亮 卜凡亮 黄河松 张仁彦 TMS320C5x DSP原理系统设计 北京航空航天学出版社 20083 刘益成 TMS320C54XDSP应用程序设计与开发 北京 北京航空航天大学出版社 2008 4 方华刚DSP原理与应用北京：机械工业出版社，2001.85 TMS320C55x DSP Programmers Guide SPRU376AZ.Texas Instuments,20016TMS320C55x DSP Mnemonic Instructions Set Reference Guide SORU374GZ.Texas Instruments,2002
