Проектирование устройства передачи данных по радиоканалу - Дипломная работа

Возможность соединения нескольких компьютеров, находящихся на расстоянии позволяющим соединить их эл. проводом, и доступ к их данным, добавила качественно новую ступень к использованию возможностей современных ЭВМ. Также после этого появилось и понятие глобальной сети, при этом компьютеры могут не находиться рядом, а допустим в разных городах. При таком соединении используется специальное устройство называемое "модем". Также еще существует способ приема и передачи информации между компьютерами по радиоканалу. При этом с компьютером и модемом используется также отдельное устройство - блок приема и передачи информации по радиоканалу.Как сказано выше модемы модулируют сигнал для передачи по телефонным или радио каналам, но сигнал может быть промодулирован разными способами. Модуляция - изменение одного или нескольких параметров несущего синусоидального колебания (амплитуды, частоты, фазы) в соответствии со значениями двоичной информации, передаваемой источником. При больших скоростях передачи (>4800 бит/с) и при передаче по коммутируемым каналам с частотным разделением направлений передачи, начиная с 2400 бит/с, используется комбинированная амплитудно-фазовая модуляция). Фазовая модуляция: При использовании так называемой относительная фазовая манипуляция (phase shift keying, PSK), т.е. модуляция, при которой фаза несущей принимает только фиксированные значения из ряда допустимых значений (например, 0 , 90 , 180 и 270 град.), а информация закладывается в изменения фазы несущего колебания. Наиболее часто используются в модемах такие разновидности фазовой манипуляции, как относительная фазовая манипуляция (ОФМ) /скорость 1200 бит/с, два положения фазы/, четырехпозиционная (или квадратурная фазовая манипуляция /2400 бит/с, четыре положения фазы/) и восьмипозиционная (4800 бит/с, восемь положений фазы).Сделаем сравнительный анализ рассмотренных выше способов модуляции и выберем подходящий. При этом требования к высоким скоростям , как в случае передачи по телефонной линии, отсутствуют . Также , в отличие от передачи по телефонной линии, отсутствует понятие дуплексной связи. Так называемые , переспективные способы модуляции, OCDM и OFDM не подходят, т.к. работают с широкополосными сигналами и слишком сложны в исполнении.1) Приведем структурную схему аппаратного способа реализации устройства кодирования-декодирования использующего частотную модуляцию. При передаче от ЭВМ цифрового кода генераторы G1 и G2, заполняют сигнал, синусоидами с разными частотами, соответствующими "1" и "0", т.е. первоначальный сигнал моделируется. При приеме, полосовые фильтры Ф1 и Ф2 настроенные на полосы частот "1" и "0" формируют соответствующий цифровой код , крутые фронты которого создаются с помощью пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2. В наше время все большую популярность получают устройства кодирования-декодирования информации с использованием цифровых сигнальных процессоров. Приведем в пример устройство выпускаемое фирмой Analog Devices называемое SHARC EZ-Kit.Т.к. проектируемое устройство планируется использовать на судах дальнего плавания, то оно должно обладать высокой степенью точности, надежности и быстродействия.После проведения аналитического обзора и сравнительного анализа было решено, что : устройство кодирования-декодирования информации будем выполнять с использованием цифрового сигнального процессора; После попадания на вход устройства сигнал направляется в аналогово-цифровой кодер-декодер (кодек). Кодек: После фильтра низких частот сигнал поступает на кодер-декодер. Процедуру аналого-цифрового преобразования сигнала обычно представляют в виде последовательности трех операций: дискретизации, квантования и кодирования. Поэтому процедуру аналого-цифрового преобразования сигнала можно также представить в виде последовательности двух операций - модуляции и кодирования.Рассмотрим цифровые сигнальные процессоры фирмы Analog Devices, и в частности сигнальный процессор ADSP - 2181. ADSP-2181 обладает полным объемом внутренней памяти адресуемой на кристалле, расширенным набором внутренних периферийных устройств, высокой производительностью. Память данных : ADSP-2181 имеет 16,352 16-разрядных слова внутренней памяти данных. Пространство байтовой памяти - двунаправленное, 8-разрядное, внешнее пространство памяти, используемое для хранения программ и данных. Контроллер прямого доступа в байтовую память (BDMA) позволяет осуществлять загрузку и сохранение команд программы и данных, используя пространство байтовой памяти.Т.к. в роли цифрового сигнального процессора нами выбран ADSP 2181, то выбираем звуковой кодек AD1847 с последовательным цифровым интерфейсом совместимым с ADSP 21xx. PWD - также установке низкого уровня , происходит инициализация всех регистров начальными значениями и перевод чипа в режим пониженного энергопотребления, при котором Vref и аналоговые выводы земли - отключены. BM - при наличии на этот выводе высокого уровня сигнала , на шине устанавливается сигнал MASTER, и

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Обзор способов кодирования-декодирования информации

1.2 Сравнительный анализ способов кодирования декодирования информации

1.3 Анализ аппаратной реализации

1.4 Сравнительный анализ способов аппаратной реализации

1.5 Выводы по аналитическому обзору

2. Разработка структурной схемы

3. Синтез схемы электрической принципиальной

3.1 Выбор цифрового сигнального процессора

3.2 Выбор кодека

3.3 Выбор драйвера интерфейса RS - 232

3.4 Выбор памяти с ультрафиолетовым стиранием

3.5 Выбор вспомагательных элементов схемы

4. Разработка алгоритма программы

4.1 Блок инициализации

4.2 Интерфейс приема / передачи

5. Разработка программного обеспечения

6. Технико-экономический расчет

7. Охрана труда

Приложение

Необходимость приема и передачи информации беспокоило человечество всегда. В современном , насыщеном компьютерной техникой мире, это получило наиболее широкое распространение. Возможность соединения нескольких компьютеров, находящихся на расстоянии позволяющим соединить их эл. проводом, и доступ к их данным, добавила качественно новую ступень к использованию возможностей современных ЭВМ. Такое соединение называется локальной сетью. Также после этого появилось и понятие глобальной сети, при этом компьютеры могут не находиться рядом, а допустим в разных городах. При таком соединении используется специальное устройство называемое "модем". Связь при этом обеспечивается по телефонной линии.

Модем - это сокращение от МОДУЛЯТОР - ДЕМОДУЛЯТОР.

Также еще существует способ приема и передачи информации между компьютерами по радиоканалу. В этом случае также используется устройство модуляции/демодуляции (модем). При этом с компьютером и модемом используется также отдельное устройство - блок приема и передачи информации по радиоканалу. Это достаточно громоздкое устройство и каждый пользователь ЭВМ, конечно, не может себе его приобрести. Но такая комбинация технических средств очень эффективна при связи двух объектов находящихся на очень большом расстоянии и не обладающими доступом к телефонной линии. Например, это могут быть судно, находящееся в рейсе и порт приписки передающий информацию со спутника о надвигающейся буре.

Конечно, модем в этом случае будет по функциям отличаться от модема работающего с телефонной линией. Т.к. тут нет понятия дозвона до абонента, дуплексная связь также здесь не допустима. В принципе функции дозвона и другие берет на себе блок приема и передачи информации по радиоканалу. Модем же только ожидает получение сигнала , производит его демодуляцию, образуя цифровой код, и передает его в компьютер. При передаче, модем принимает цифровой код, модулирует его, преобразует в аналоговый сигнал и передает в блок передачи информации по радиоканалу.

В наше время технология производства интегральных микросхем, микроконтроллеров и т.п. находится на очень высоком уровне, постоянно совершенствуется и изобретает все новые виды микрочипов. Одним из таких микрочипов является DSP - digital signal processor ( цифровой сигнальный процессор). Это идеальное средство для обработки сигналов. Имея встроенный язык программирования, он позволяет его настраивать на любую работу необходимую электронщику. Практически во всех современных модемах независимо от назначения установленны DSP.

В данном дипломном проекте мы будем проектировать устройство, которое будет принимать и передавать данные по радиоканалу, при этом выполняя кодирование и декодирование информации, используя цифровой сигнальный процессор (DSP).