信號(hào)解調(diào)(FSK)

1、 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名唐微班級(jí)學(xué)號(hào)1003030112專(zhuān) 業(yè)電子信息工程課程設(shè)計(jì)題目信號(hào)解調(diào)(FSK)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)電子信息工程學(xué)生姓名唐微班級(jí)學(xué)號(hào)1003030112課程設(shè)計(jì)題目信號(hào)解調(diào)(FSK)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):要求： 將模擬信號(hào)（FSK調(diào)制）解調(diào)成數(shù)字信號(hào)。任務(wù)： 通過(guò)對(duì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)的完成，使學(xué)生理解課題教學(xué)的理論內(nèi)容，并且能夠掌握和熟悉DSP的開(kāi)發(fā)流程和基本的編程方法，熟悉DSP5000系列芯片，并利用CCS5000系列的開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，完成相應(yīng)功能。同時(shí)，由于設(shè)計(jì)中涉及到各種器件的

2、使用，可以起到綜合運(yùn)用各種技術(shù)和知識(shí)的作用。此外學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力都將得到培養(yǎng)，為進(jìn)一步進(jìn)行工程實(shí)踐奠定良好的基礎(chǔ)。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第1周：熟悉環(huán)境，查閱相關(guān)資料第2周：代碼編譯鏈接與仿真設(shè)計(jì)第3周：程序調(diào)試與編譯，性能分析及驗(yàn)收第4周：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯指導(dǎo)教師： 年 月 日專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人： 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 年 月 日 摘 要信號(hào)處理的內(nèi)容含濾波、均衡、放大、噪聲消除、信號(hào)產(chǎn)生、檢測(cè)、運(yùn)算和參量提取等許多方面。數(shù)字信號(hào)處理器DSP是針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理需要而設(shè)計(jì)的一種可編程的單片機(jī)，它具有運(yùn)算速度快、可編程特性及接口靈活等優(yōu)點(diǎn)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理

3、系統(tǒng)更成了當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)。FSK（Frequency-shift keying）：頻移鍵控，就是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點(diǎn)是: 實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好，在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。它是利用基帶數(shù)字信號(hào)離散取值特點(diǎn)去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)FSK信號(hào)解調(diào)原理的分析，提出了用DSP實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)的方法,將模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)，重點(diǎn)討論該方法的軟件設(shè)計(jì)與仿真，即FSK解調(diào)在TMS320C55xDSP上的實(shí)現(xiàn)方法。采用過(guò)零計(jì)數(shù)算法進(jìn)行解調(diào)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,本方法設(shè)計(jì)的FSK調(diào)制解調(diào)器具有調(diào)制相位連續(xù)

4、、解調(diào)無(wú)相位抖動(dòng)、傳輸速率快等特性。此種運(yùn)算具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效率較高，用于系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)，占用CPU系統(tǒng)資源較少等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞： DSP FSK 解調(diào) 過(guò)零計(jì)數(shù)算法 軟件仿真 目 錄1 設(shè)計(jì)目的及要求1 1.1設(shè)計(jì)目的1 1.2設(shè)計(jì)要求12 設(shè)計(jì)原理1 2.1 FSK概述1 2.2 FSK解調(diào)原理13 CCS軟件介紹34 設(shè)計(jì)過(guò)程45 軟件程序5 5.1 輸入信號(hào)程序5 5.2正弦波信號(hào)程序5 5.3 FSK解調(diào)程序10 5.4 命令文件程序116 仿真結(jié)果127 個(gè)人總結(jié)12 參考文獻(xiàn)13 1 設(shè)計(jì)目的及要求1.1 設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手做軟件和硬件設(shè)計(jì)，能夠熟練掌握數(shù)

5、字信號(hào)處理技術(shù)，提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增加對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的消化和理解。其內(nèi)容包括：FIR濾波器，IIR濾波器，F(xiàn)FT快速傅里葉變換，語(yǔ)音處理，A/D，D/A轉(zhuǎn)換等。1.2 設(shè)計(jì)要求 將模擬信號(hào)（FSK調(diào)制）解調(diào)成數(shù)字信號(hào)。 2 設(shè)計(jì)原理2.1 FSK概述 FSK是頻移鍵控的簡(jiǎn)稱(chēng)，故二進(jìn)制頻移鍵控常簡(jiǎn)寫(xiě)為2FSK。數(shù)字調(diào)頻又可稱(chēng)作頻移鍵控(FSK)，它是利用載頻頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。這種調(diào)制解調(diào)方式容易實(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性能較強(qiáng)，因此在中低速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用最為泛的是2FSK，故FSK常泛指為2FSK。2FSK信號(hào)是0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻

6、為W1，而1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻W2，而且兩者之間的改變是瞬間完成的。容易想到，2FSK信號(hào)可利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。這正是頻率鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法，也是利用模擬調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻的方法。2FSK信號(hào)的另一產(chǎn)生方法便是采用鍵控法，即用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通2.2 FSK解調(diào)原理FSK有多種方法解調(diào)，如包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法及差分檢波法等，相應(yīng)的接收系統(tǒng)的框圖如圖1所示，（a）非相干方式（b）相干方式（c）過(guò)零檢測(cè)法圖1 2FSK解調(diào)原理框圖這里采用的是過(guò)零檢測(cè)法對(duì)FSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。2FSK信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨不

7、同載頻而異，故檢出過(guò)零點(diǎn)數(shù)就可以得到關(guān)于頻率的差異，這就是過(guò)零檢測(cè)法的基本思想。用過(guò)零檢測(cè)法對(duì)FSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的原理框圖如圖1（c）所示。其中整形1和整形2的功能類(lèi)似于比較器，可在其輸入端將輸入信號(hào)疊加在2.5V上。2FSK調(diào)制信號(hào)從“FSKIN”輸入。U6（LM339）的判決電壓設(shè)置在2.5V，可把輸入信號(hào)進(jìn)行硬限幅處理。這樣，整形1將FSK信號(hào)變?yōu)門(mén)TL電平；整形2和抽樣電路共同構(gòu)成抽樣判決器，其判決電壓可通過(guò)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。單穩(wěn)1（74LS123）和單穩(wěn)2（74LS123）分別被設(shè)置為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)，它們與相加器U7（74LS32）一起共同對(duì)TTL電平的FSK信號(hào)進(jìn)行微分、整流

8、處理。再通過(guò)低通濾波器濾除高次諧波，再依次通過(guò)整形2和抽樣電路共同構(gòu)成抽樣判決器，便能得到FSK解調(diào)信號(hào)。其解調(diào)原理圖如下：圖2 零點(diǎn)檢測(cè)法解調(diào)原理 3 CCS軟件介紹 CCS為信號(hào)處理器的開(kāi)發(fā)過(guò)程提供配置、構(gòu)造、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，在基本代碼產(chǎn)生工具的基礎(chǔ)上增加了調(diào)試和實(shí)時(shí)分析的功能。開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員可在不中斷程序運(yùn)行的情況下檢查算法的對(duì)錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)試，從而大大縮減了程序的開(kāi)發(fā)時(shí)間。 CCS是一種針對(duì)TMS320系列DSP的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,在Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界CCS是一種針對(duì)TMS320系列DSP的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,在Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界

9、面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。CCS有兩種工作模式，即：軟件仿真器模式：可以脫離DSP芯片，在PC機(jī)上模擬DSP的指令集和工作機(jī) 制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。硬件在線編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上,與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等 工具。 CCS的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持C/C+和匯編的混合編程，其主要功能如下： 1） 具有集成可視化代碼編輯界面，用戶(hù)可通過(guò)其界面直接編寫(xiě)C、匯編、.cmd文件等；2） 含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化C編譯

10、器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個(gè)軟件環(huán)境中；3） 基本調(diào)試工具具有裝入執(zhí)行代碼、查看寄存器、存儲(chǔ)器、反匯編、變量窗口等功能，并支持C源代碼級(jí)調(diào)試； 4） 斷點(diǎn)工具，能在調(diào)試程序的過(guò)程中，完成硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和條件斷點(diǎn)的設(shè)置。 4 設(shè)計(jì)過(guò)程1、CCS的軟仿真設(shè)置：(a)運(yùn)行桌面上的“Setup CCStudio v3.1”后，將彈出的“Code Composer Studio Setup”系統(tǒng)配置對(duì)話框 (b)在Platform下選擇Simulator，在Available Factory Boards中只顯示軟件仿真驅(qū)動(dòng)，選中相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)C55xx Rev3.0

11、 CPU Functional Simulator。(c). 點(diǎn)擊<<Add，將所選的驅(qū)動(dòng)加入System Configuration中,可以在System Configuration中My System 下看到所加入的驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)擊Save &Quit。（d).保存設(shè)置并退出Code Composer Studio Setup程序，此時(shí)將彈出一個(gè)選擇的對(duì)話框，點(diǎn)擊Yes，將保存設(shè)置退出Code Composer Studio Setup程序并啟動(dòng)運(yùn)行Code Composer Studio。所有步驟可見(jiàn)圖3中標(biāo)注。 圖3 2、 程序是由輸入已調(diào)制的信號(hào)、正弦波信號(hào)、匯編源程序

12、（完成乘法運(yùn)算）以及一個(gè)命令文件組成。 3、建立工程，往工程中添加文件。將各程序進(jìn)行編譯，成功后觀察運(yùn)行結(jié)果。 5 軟件程序 5.1 輸入信號(hào)程序#include "stdio.h" #include "math.h" main() int i; float f256; FILE *fp; if(fp=fopen("d:firdinput.dat","w+")=NULL) printf("can't open file!n"); exit(0); for (i=0;i<=255;i

13、+) fi=(cos(2*3.14159265*i*1000/10000)+cos(2*3.14159265*i*3000/10000)/4; fprintf(fp,"%ldn",(long)(fi*32767); fclose(fp); 5.2 正弦波信號(hào)程序 .title”sin_wave.asm” .mmregs .def _c_int00 .bss L,1 .bss K,1 .bss Ax,1 Fs .set 10000 ;A/D轉(zhuǎn)換率 F .set 100 ;信號(hào)頻率L_v .set Fs/F ;每個(gè)周期輸出點(diǎn)數(shù)K_v .set 720 ;預(yù)先計(jì)算點(diǎn)數(shù)Ax_v .

14、set 50*32768/100 ;幅值系數(shù)sin_x .usect “sin_x”, K_vd_xs .usect “sin_vars”, 1d_squr_xs .usect “sin_vars”, 1d_temp_s .usect “sin_vars”, 1d_sinx .usect “sin_vars”, 1d_l_s .usect “sin_vars”, 1d_xc .usect “cos_vars”, 1d_squr_xc .usect “cos_vars”, 1d_temp_c .usect “cos_vars”, 1d_cosx .usect “cos_vars”, 1d_l_c

15、 .usect “cos_vars”, 1STACK .usect “.stack”, 200hSYSSTACK .usect “.sysstack”, 200hK_theta .set (314159265/K_v)*32767/100000000;theta=(pi/720)*32768 (0.25 deg) .datatable_s: .word 01c7h,030bh,0666h,1556htable_c: .word 0249h,0444h,0aabh,4000h .text _c_int00: amov #STACK+100h,xsp amov #STACK+200h,xssp m

16、ov #0, mmap (imr0) mov #0, mmap (imr1) bclr AR3LC mov #k_theta, ar0 mov #0,ar1 amov #sin_x,xar6 mov #K_v/4, mmap (brc0) rptb loop1-1 mov mmap (ar1),ac0 mov ac0<<#0,*(#d_xs) mov ac0<<#0,*(#d_xc) call sinx call cosx amov #d_sinx, xar3 amov #d_cosx, xar4 bset frct mpym *ar3,*ar4,ac0 mov hi(

17、ac0<<#1),*ar6+ amar *ar1+0loop1: amov #sin_x+K_v/4-1,xar7; sin91(deg)-sin179（deg) mov #K_v/4-2,mmap(brc0) rptb loop2-1 mov *ar7-,*ar6+loop2: mov #K_v/2,mmap(brc0) amov #sin_x,xar7 rptb loop3-1 mov *ar7+,ac0 neg ac0 mov ac0<<#0,*ar6+loop3: nop amov #sin_x,XAR3 amov #sin_x,XAR5 bclr sxmd b

18、clr frct amov #0,ar1 ;N amov #L,xar2 ;L mov #L_v,*ar2+ mov #K_v,*ar2+ ;K=720 mov #Ax_v,*ar2+ ;Ax amov #sin_wave, xar4 mov #2000,mmap (brc0) rptb loop4-1;loop bclr frct mov ar1, hi(ac0) ;N sftl ac0,#-16,ac0 ;取N/L余數(shù) amov #L,xar2 rpt #15 subc *ar2,ac0 amov #K, ar2 mpym *ar2,ac0,ac0 ;720*N amov #L,xar2

19、rpt #15 subc *ar2,ac0 ;720*N/L mov #0ffffh, ac1 and ac1,ac0 amar *ar2+ ;K rpt #15 subc *ar2,ac0 ;取余數(shù) mov hi(ac0),ar5 add ar3,ar5 amov #Ax,xar2 bset frct mpym *ar2,*ar5,ac0 mov hi(ac0),*ar4+ amar *ar1+loop4: nop b loop4sinx: bset frct amov #table_s, xar3 amov #d_xs, xar2 amov #d_l_s, xar4 mov #7fffh,

20、*ar4 sqrmr *ar2+,ac0 mov *ar4<<#16,ac1 :mov hi(ac0),*ar2 masmr t3=*ar2+,*ar3+,ac1,ac0 mpy t3,ac0,ac0 mov hi(ac0),*ar2 masmr *ar2-,*ar3+,ac1,ac0 mpym *ar2+,ac0,ac0 mov hi(ac0),*ar2 masmr *ar2-,*ar3+,ac1,ac0 mpym *ar2+,ac0,ac0 mov hi(ac0),*ar2 masmr *ar2-,*ar3+,ac1,ac0 amov #d_xs,xar5 mpym *ar5,

21、ac0,ac0 mov hi(ac0),*(#d_sinx) retcosx: bset frct amov #d_xc,xar2 amov #d_l_c,xar4 mov #7fffh,*ar4 sqrmr *ar2+,ac0 mov *ar4<<#16,ac1 :mov hi(ac0),*ar2 masmr t3=*ar2+,*ar3+,ac1,ac0 mpy t3,ac0,ac0 mov hi(ac0),*ar2 masmr *ar2-,*ar3+,ac1,ac0 mpym *ar2+,ac0,ac0 mov hi(ac0),*ar2 masmr *ar2-,*ar3+,ac

22、1,ac0 sfts ac0,#-1 neg ac0 mpym *ar2+,ac0,ac0 amar *ar2+ add *ar4,16,ac0 mov hi(ac0),*ar2 ret .end5.3 FSK解調(diào)程序 .title"DEFSK.asm" .mmregs .def start .bsstemp,1Indata .usect"buffer",64out .usect"buffer",1STACK.usect"STACK",10distance.set 31amplitude .set 32700* .textstart:LD#indata,DPSTM#indata,AR1nopJUDGE:LD*AR1+,A;循環(huán)檢測(cè)幅度是否大于amplitude SUB#amplitude,A BCA1,AGT BJUDGE*A1:MAR*+AR1(distance)LD*AR1+,ASUB#amplitude,ABCF1,AGT*F0:ST#0,outBstartF1:ST#1,outB start.end*5.4 命令文件程序 MEMORYPAGE