Hoe om 'n digitale radio met DSP te maak
Digitale radio het toenemend gewild geword as gevolg van sy vermoë om beter klankgehalte, meer doeltreffende gebruik van die frekwensiespektrum en bykomende funksies soos liedjie-inligtingmetadata te lewer. Een van die sleutelkomponente in digitale radio-ontwikkeling is die gebruik van 'n digitale seinverwerker (DSP). Hierdie artikel sal die stappe bespreek wat betrokke is by die ontwikkeling van 'n digitale radio met behulp van 'n DSP.
Inleiding
'n DSP, of Digitale Seinverwerker, is 'n mikroverwerker wat spesifiek ontwerp is vir intydse digitale seinverwerking. In die konteks van digitale radio skakel 'n DSP analoogseine om na digitaal, verwerk daardie seine en skakel uiteindelik die digitale seine terug na hoorbare analoogseine.
Om 'n digitale radio te maak, is verskeie hoofkomponente nodig, naamlik:
1. Antenna: Om radioseine te ontvang.
2. Ontvanger: Om die verlangde radiofrekwensie te kies.
3. DSP: Vir digitale seinverwerking.
4. DAC (Digitaal-na-analoog-omskakelaar): Om digitale seine terug in analoog seine om te skakel.
5. Luidspreker of oorfone: Vir klankuitset.
Stap Een: Komponente kies
1. Antenne
Die antenna wat gebruik word, moet geskik wees vir die frekwensie wat jy wil ontvang. Vir FM-radio word 'n teleskopiese antenna of 'n eenvoudige monopool-antenna tipies gebruik.
2. Stemmer
Die ontvanger kan 'n gereed-vir-gebruik module of 'n komponent soos die Si4703- of TEA5767-skyfie wees. Hierdie modules kom tipies met I2C- of SPI-koppelvlak, wat dit maklik maak om die frekwensie met behulp van 'n mikrobeheerder te beheer.
3. ADV
DSP-keuse is die belangrikste deel. 'n Paar algemene DSP's wat in radiotoepassings gebruik word, sluit in:
– Texas Instruments (TI) TMS320-reeks
– Analog Devices (ADI) SHARC-reeks
– STM32-reeks met DSP-randapparatuur
4. DAC
’n DAC soos die PCM5102 of ES9018, wat DAC's met goeie klankgehalte is, kan gebruik word om die digitale sein terug te skakel na ’n analoog sein.
5. Luidspreker
Jy kan aktiewe luidsprekers gebruik of 'n klein versterkermodule soos die PAM8403 gebruik om duideliker en harder klank te produseer.
Toestelontwerp
Blokskema
1. Antenna -> 2. Ontvanger -> 3. DSP -> 4. DAC -> 5. Luidspreker
Die kernverwerking van hierdie stelsel is op die DSP, waar die sein deur die antenna ontvang en deur die ontvanger gekies word, dan die DSP vir digitale verwerking binnegaan, en uiteindelik deur die DAC na 'n analoog sein omgeskakel en deur die luidspreker uitgevoer word.
Kringskema
1. Antenna
– Eenvoudige diagram van 'n antenna wat aan 'n tuner-inset gekoppel is.
2. Ontvangermodule
– Koppelvlakdiagram tussen die ontvanger en die mikrobeheerder wat vir frekwensiebeheer gebruik word.
3. DSP
– DSP-bedradingsdiagram gekoppel aan die ontvanger om insetseine te ontvang en ook gekoppel aan die mikrobeheerder vir programoplaai.
4. DAC
– Diagram van digitale seinomskakeling van DSP na analoog sein gekoppel aan luidspreker.
5. Luidspreker
– Eenvoudige diagram van die koppeling van die luidspreker aan die versterker indien nodig.
Firmware-implementering
Sodra die hardeware voltooi is, is die volgende stap om die firmware te ontwikkel wat op die mikrobeheerder en DSP sal loop.
Beheer van die tuner
Maak eers seker dat jou mikrobeheerder met die ontvanger kan kommunikeer. Vir modules wat I2C- of SPI-kommunikasie gebruik, moet jy die I2C/SPI-biblioteek in jou mikrobeheerder integreer.
Voorbeeldkode vir die beheer van die TEA5767-ontvangermodule met Arduino:
"`cpp
sluit
nietige opstelling () {
Wire.begin(); // I2C-inisialisering
Serial.begin (9600);
stelFrekwensie(101.1); // Stel die frekwensie op 101.1MHz
}
nietige lus () {
// nie vereis nie
}
void setFrekwensie(dryffrekwensie) {
uint16_t frekwensieB = 4 (frekwensie 1000000 + 225000) / 32768;
greepbuffer[5];
buffer[0] = frekwensieB >> 8;
buffer[1] = frekwensieB & 0XFF;
buffer[2] = 0xB0;
buffer[3] = 0x10;
buffer[4] = 0x00;
Draad.beginOordrag(0x60);
Draad.skryf(buffer, 5);
Wire.endTransmission ();
}
''
Seinverwerking met DSP
DSP-programmering kan meer kompleks wees, afhangende van die tipe en vermoëns van die DSP. Byvoorbeeld, met 'n Texas Instruments DSP, sal jy waarskynlik Code Composer Studio (CCS) gebruik om kode te ontwikkel en na die DSP op te laai.
Voorbeeld pseudokode vir 'n DSP wat 'n FM-sein demoduleer:
"`cpp
nietige hoof () {
initDSP(); // Initialiseer DSP
terwyl (1) {
// Lees sein van ontvanger
seinAnalog = leesAnalogInvoer();
// Digitale seinverwerking
seinDigitaal = analoogNaDigitaal(seinAnaloog);
gedemoduleerdeSein = FM_Demoduleer(seinDigitaal);
// Skakel terug na analoog sein
uitvoerSein = digitaalNaAnaloog(gedemoduleerdeSein);
// Stuur na DAC
stuurNaDAC(uitsetsein);
}
}
''
Die opstel van die DAC
Nadat die verwerking in die DSP voltooi is, moet die digitale sein met behulp van 'n DAC terug na analoog omgeskakel word. Hierdie opstelling word tipies via I2C of SPI gedoen. Maak seker dat die DAC wat jy gebruik versoenbaar is met die digitale seinuitset van die DSP.
Eenvoudige kodevoorbeeld vir die beheer van 'n PCM5102 DAC met 'n Raspberry Pi:
"` luislang
invoer smbus
bus = smbus.SMBus(1)
adres = 0x4C
def stel_volume(volume):
bus.write_byte_data(adres, 0x00, volume)
Stel die volume op 'n sekere vlak, byvoorbeeld 0x7F
stel_volume(127)
''
Toetsing en Ontfouting
Sodra die hele stroombaan gekoppel is en die firmware opgelaai is, is die volgende stap toetsing om te verseker dat alle komponente behoorlik funksioneer.
Toetswenke
1. Voer inkrementele toetsing uit: Toets elke komponent afsonderlik voordat dit gekombineer word.
2. Gebruik 'n ossilloskoop: Om die seingolfvorm op verskeie punte in die stroombaan waar te neem.
3. Inkrementele Ontfouting: Indien daar 'n probleem is, isoleer die probleem van die HF-komponent voordat u na die DSP gaan.
4. Gee aandag aan interferensie: Antennaposisie en -afskerming kan seinkwaliteit beïnvloed.
Laastens, as alle komponente behoorlik werk, kan jy na digitale radio luister met duidelike klankgehalte vanaf die stelsel wat jy gebou het.
Afsluiting
Die bou van 'n digitale radio met DSP vereis 'n deeglike begrip van digitale seinhardeware en -programmering. Met noukeurige beplanning en behoorlike komponentkeuse kan jy 'n hoëgehalte digitale radio skep. DSP bied buigsaamheid in seinverwerking en maak 'n aantal bykomende funksies moontlik wat nie met tradisionele analoogmetodes moontlik is nie. Geniet die bou van jou eie digitale radio en geniet die vrugte van jou arbeid!
