Проектирование устройства передачи данных по радиоканалу

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 DSP и 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 EPROM AM27C080.

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 DSP и 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 ( narrowband printing) 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 Analog Devices ADSP -2181. Для этого будем использовать программное обеспечение фирмы Analog Devices, 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 Analog Devices имеется конвертер программ написанных на языке Си, в формат машинных кодов DSP. Также есть возможность создания проектов включающих программы написанные под DSP и 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 *.dsp в *.obj

Linker - компилятор в код DSP

ADSP-2181 Simulator - эмулятор ADSP - 2181

Minitor - программа для записи программы в DSP

C Compiler - компилятор языка Си

C Runtime Libraries - библиотеки языка Си

C Debugger - 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.

Трудоёмкость разработки конструкторских документов рассчитываем по формулам:

Где t pi , t kki t тki , t нki - соответственно нормы времени на разработку, конструкторский контроль, технологический контроль и нормоконтроль КД i-го наименования.

t нрi , 0.7, 0.2, 0.15(0.2) – типовые нормы времени на разработку, конструкторский и технологический контроли, нормоконтроль единицы объёма КД i-го наименования;

Кфi – поправочный коэффициент к норме времени в зависимости от фактического формата КД i-го наименования;

Кс – поправочный коэффициент к норме времени в зависимости от типа производства (1,0 – единичное; 1,1 – серийное; 1,2 – массовое);

Кмi – поправочный коэффициент к норме времени в зависимости от масштаба исполнения КД i-го наименования;

Каi – поправочный коэффициент к норме времени на разработку КД ЭА, не имеющей аналога.

Трудоёмкость разработки печатной платы рассчитываем по формуле:

 ,

Где N- количество функциональных узлов на печатной плате.

Расчёт трудоёмкости разработки конструкторской документации выполняется по форме, приведенной в таблице 6.1.1.

Таблица 6.1.1-1 — Расчёт трудоёмкости КПП

Таблица 6.1.1 - 2 — Расчёт трудоёмкости КПП

Трудоёмкость разработки комплекта КД и загрузка исполнителей в рабочих днях определяется по формуле:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5