基于TMS320C5420的2FSK设计与实现

摘要：基于dsp的软件无线电技术在通信领域得到了广泛的应用。我们使用ti公司的tms320c5420dsp芯片成功设计了一种兼容2fsk，dpsk，qam等多种调制解调方式的jh5001通信原理实验系统，在系统硬件不变的情况下只要修改dsp的软件处理部分就能实现无线参数的改变和增加新的功能。详细介绍了用dsp实现2fsk调制解调的算法，并就解调中所应用的数字滤波器做了具体分析。
　　关键词：dsp；软件无线电；fsk；调制与解调；数字滤波器 软件无线电是利用大规模集成电路技术，把dsp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改变无线功能参数，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，灵活性强。用ti公司的tms320c5420dsp芯片成功设计出一种兼容2fsk，dpsk，qam等多种调制解调方式的jh5001通信原理实验系统，下面以 2fsk为例，详细介绍用dsp软件实现他的原理。 2fsk调制的dsp软件实现 2fsk调制的数字振荡器设计
频移键控fsk调制是用数字基带信号来控制高频载波频率的变化，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调制的常用方法是将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。在这里采用数字振荡器方法，用迭代方法产生正弦信号。其原理如下：一个传递函数为正弦序列sinkωt的z变换为： 其中，a=2cosωt，b=-1，c=sinωt。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x[k-1]的性质，仅当 k=1时，x[k-1]=1，得到下列递推式：
k=0时　y[0]=ay[-1]+by[-2]+0=0
k=1时　y[1]=ay[0]+by[-1]+c=c
k=2时　y[2]=ay[1]+by[0]+0=ay[1]
k=3时　y[3]=ay[2]+by[1]
……
k=n时　y[n]=ay[n-1]+by[n-2]　　在k>2以后，y[k]能用y[k-1]和y[k-2]计算出来，这样通过迭代就能得到一系列的y[k]值。所设计的数字振荡器产生16khz和 32khz的正弦信号，分别代表数据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=2cosω0t=2cos(2π×16000/96000)=1
b0=-1
c0=sinω0t=sin(2π×16000/96000)=0.86602540
a1=2cosω1t=2cos(2π×32000/96000)=-1
b1=-1
c1=sinω1t=sin(2π×32000ˆ96000)=0.86602540　　dsp程序在初始化时先分别计算出产生16khz与32khz信号所需要的y[1]和y[2]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y[1]和y[2]值重新计算出新的y[0]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，分别是定时器寄存器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各个比特位的具体定义如表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一致，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)决定： 　　其中，tc表示clkout的周期，即tint=95khz。由式(3)可确定定时时间常数tddr=0，prd=333。　　tms320c5420的中断是通过中断屏蔽寄存器imr来