Проектирование устройства передачи данных по радиоканалу (стр. 5 из 12)
RC1IN- первый вход сигнала с уровнем от интерфейса RS - 232 из host - компьютера (ЭВМ). Внутри микросхемы находится резистор номиналом 5 кОм подключаемый к данному выводу и соединенный с землей.
RC2IN- второй вход сигнала с уровнем от интерфейса RS - 232 из host - компьютера (ЭВМ). Внутри микросхемы находится резистор номиналом 5 кОм подключаемый к данному выводу и соединенный с землей.
RC1OUT- первый выход сигнала с уровнем TTL/CMOS образованным из сигнала поступившего по интерфейсу RS - 232 из host - компьютера (ЭВМ).
RC2OUT- второйвыход сигнала с уровнем TTL/CMOS образованным из сигнала поступившего по интерфейсу RS - 232 из host - компьютера (ЭВМ).
Рисунок 3.8 Функциональная блок - схема драйвера ADM232A
Рисунок 3.9 - Схема включения драйвера интерфейса RS - 232 AD232A
Исходя из данной стандартной схемы включения выбираем конденсаторы C25,C26,C27,C28 номиналом 0.1 мкФ.
Рассмотренный драйвер интерфейса RS-232 способен обеспечивать высокое быстродействие при работе с последовательным портом, что в нашем устройстве, которое оснащено скоростным DSP, очень важно, а также способен работать с сигналами ТТЛ-уровня, которые используются нашим DSP. Следовательно данный драйвер полностью подходит для обеспечения связи по последовательному порту с ЭВМ.
3.4 Выбор памяти с ультрафиолетовым стиранием (EPROM)
Микросхема памяти с ультрафиолетовым стиранием необходима в нашем устройстве для хранения в ней программы под цифровой сигнальный процессор, которая и будет реализовывать алгоритм кодирования - декодирования.
ADSP -2181 способен работать не более, чем с 4 Мб внешней памяти.
Рассмотрим микросхемы памяти серии AM27Cxxx:
Таблица 3.1 - Объем памяти EPROMсерии AM27Cxxx.
| Тип микросхемы | Объём памяти | |
| 1 | AM27С256 | 32Кб |
| 2 | AM27С512 | 64Кб |
| 3 | AM27С010 | 128Кб |
| 4 | AM27С020 | 256Кб |
| 5 | AM27С040 | 512Кб |
| 6 | AM27С080 | 1Мб |
Т.к. выбранный нами цифровой сигнальный процессор
ADSP-2181 имеет расширенную систему команду, по сравнению со своими предшественниками, и хранит в памяти большое количество оперативной информации (стек, регистры, указатели и т.п.), то только для его нормальной работы необходим большой объем памяти.
А так как кроме того, мы проектируем большую программу по кодированию-декодированию информации, инициализации DSPи кодека, а также организации способа частотной модуляции, то дополнительно к этому нам еще требуется не менее 500 Kb.
Итого вобщем необходимо не менее 600 Kb.
Выбираем микросхему с максимальным объёмом памяти 1 Мб AM27C080.
Рисунок 3.10 - Графическое изображение EPROMAM27C080.
3.5 Выбор вспомагательных элементов схемы
Схема питания устройства:
На наше устройство должно подаваться питание от 8 до 10 вольт ( берется из набора стандартных питаний на судах дальнего плавания).
Микросхемы нашего устройства питаются от +5 V. Для этого выбираем
регулятор напряжения LM7805, на вход которого подается напряжение от 8 до 10 V, а на выходе получается +5V. Ниже представлена схема подачи питания и стандартная схема включения микросхемы LM7805.
Рисунок 3.11 - Схема подачи питания.
Для обеспечения защиты от перемены полярности на входе, устанавливаем диод D1 . В качестве его выбираем КД522А.
Конденсаторы С14 и С15 выбираем изходя из стандартной схемы включения равными 0.33 мкФ и 10 мкФ соответственно.
Резистор R18 = 100 kOm.
Рассмотрим характеристики выбранного регулятора напряжения LM7805:
Выходные напряжения: 5, 6, 8, 12, 15, 18, 24 V
Входные напряжения: 8-10, 17-19, 21-23 V
Рабочие температуры: 0 ... +125 0C
Рисунок 3.12 - График зависимости выходного напряжения от входного микросхемы LM7805.
Прочие элементы:
Для обеспечения фильтра по питанию каждой микросхемы выбираем соответствующее количеству выводов питания количество конденсаторов емкостью 0.1 мкФ: C4, C5, C6, C7, C8, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C30, C33.
Также выбираем резисторы подтяжки от питания к выводам микросхем равными 10 кОм: R4, R6, R7, R8, R9.
Прочие элементы входят в стандартные схемами включения микросхем и их номиналы указаны в перечне элементов.
4. Разработка алгоритма программы
4.1 Блок инициализации
В состав нашего устройства входят программируемые микросхемы DSPи Codec. Для каждой из них необходимо выполнить инициализацию внутренних переменных, регистров и флагов. Также , как рассматривалось в главе 2, наше устройство работает с внешних host-компьютером - терминалом и для начала работы необходимо дать ему команду инициализации. Для начала работы с терминалом , также необходимо инициализировать переменные и регистры используемые интерфейсом приема/передачи данных. Как было рассмотренно в главе 2, для кодирования информации используется структура судового телеграфа NBDP( narrowbandprinting) узкополосное буквопечатанье. Для инициализации данной структуры используется таблица соответствия букв и цифр определенной комбинации 1 и 0.
Рисунок 4.1. - Блок инициализации.
4.2 Интерфейс приема / передачи
Для организации работы с терминалом используется набор команд передаваемых по последовательному порту компьютера. Программа под терминал нами рассматриваться не будет, но связь с ней с помощью нашего устройства будет показана и использованна.
При появлении в host-компьютере данных которые требуется принять, терминал дает запрос на передачу. Также при появлении данных в нашем устройстве, которые требуется передать , в терминал посылается запрос на прием терминалом данных. В случае если терминал готов принять наши данные , устанавливается флаг готовности передачи в терминал. Если же наше устройство готово принять данные от терминала, то также устанавливаеися флаг готовности приема от терминала.
Рисунок 4.2. - Блок - схема запроса на прием / передачу от терминала
Далее, в случае установки флагов приема / передачи, выполняется соответственно прием или передача данных.
При приеме данных от терминала происходит кодирование их по алгоритму NBDP и модулирование, используя частотную модуляцию ( 1 - 1615 Hz, 0 - 1785 Hz) с последующей передачей на кодек и далее после цифро-аналогового преобразования на выход.
Рисунок 4.3. - Блок - схема приема данных от терминала
При передаче данных в терминала происходит демодуляция поступивших данных , раскодирование их по алгоритму NBDP и перевод в формат ASCII с последующей передачей по последовательному порту в терминал.
Рисунок 4.4. - Блок - схема передачи данных в терминал.
Далее после окончания приема или передачи данных , в терминал передается команда "устройство свободно", что разрешает дальнейшие запросы на обмен данными.
Перезагрузка программы в память и инициализация происходят при нажатии кнопки RESET.
Полная блок-схема алгоритма предоставленна в приложении.
Данный алгоритм представляет собой общий принцип работы программы. Более конкретная его реализация с учетом особенностей выбранной технологической базы будет рассмотренна в следующей главе.
5. Разработка программного обеспечения
Программное обеспечение будет разрабатываться для цифровго сигнального процессора фирмы AnalogDevicesADSP -2181. Для этого будем использовать программное обеспечение фирмы AnalogDevices, позволяющее создавать и тестировать программы под DSP.
Разработку программного обеспечения будем производить на языке ассемблер под ADSP - 2181 и Си. Язык Си напрямую не поддерживается DSP, но в комплекте программ фирмы AnalogDevicesимеется конвертер программ написанных на языке Си, в формат машинных кодов DSP. Также есть возможность создания проектов включающих программы написанные под DSPи под Си, и ссылаться на функции друг друга с помощью EXTERNAL(внешних) процедур и переменных.
Будем использовать следующее программное обеспечение для создания нашей программы:
Assembler- компоновщик ассемблерных программ *.dspв *.obj
Linker- компилятор в код DSP
ADSP-2181 Simulator- эмулятор ADSP - 2181
Minitor- программа для записи программы в DSP
CCompiler- компилятор языка Си
CRuntimeLibraries- библиотеки языка Си
CDebugger- отладчик для программ на Си
Cconverter- конвертер программ на Си в код DSP
Разработка программного кода находится в приложении 1.
6. Технико-экономический расчет
В данном дипломном проекте разработано устройство кодирования - декодирования информации на цифровом сигнальном процессоре. Наше устройство выполняет функции радиомодема и использует частотную модуляцию по протоколу обмена данными морского телеграфа. Эта система является конструктивно законченным устройством, поэтому целесообразно рассчитать затраты на расходные материалы и производство устройства , а также рассчитать срок окупаемости предложенной системы.
6.1 Расчёт трудоёмкости выполнения опытно-конструкторской работы
В технологии ОКР сочетаются работы по разработке необходимого комплекта конструкторской документации и работы по изготовлению, отладке и испытаниям опытного образца.
Для определения трудоёмкости разработки комплекта КД используем перечень документов, разрабатываемых в курсовой работе и типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. Кроме этого, учитываем затраты времени на участие в испытании и отладке опытного образца и корректировку технической документации после испытания опытного образца.