Sut i Wneud Radio Digidol gyda DSP
Mae radio digidol wedi dod yn fwyfwy poblogaidd oherwydd ei allu i ddarparu gwell ansawdd sain, defnydd mwy effeithlon o'r sbectrwm amledd, a nodweddion ychwanegol fel metadata gwybodaeth am ganeuon. Un o'r cydrannau allweddol mewn datblygu radio digidol yw defnyddio Prosesydd Signal Digidol (DSP). Bydd yr erthygl hon yn trafod y camau sy'n gysylltiedig â datblygu radio digidol gan ddefnyddio DSP.
Rhagymadrodd
Mae DSP, neu Brosesydd Signal Digidol, yn ficrobrosesydd sydd wedi'i gynllunio'n benodol ar gyfer prosesu signal digidol amser real. Yng nghyd-destun radio digidol, mae DSP yn trosi signalau analog yn ddigidol, yn prosesu'r signalau hynny, ac yn olaf yn trosi'r signalau digidol yn ôl yn signalau analog clywadwy.
I wneud radio digidol, mae angen sawl prif gydran, sef:
1. Antena: I dderbyn signalau radio.
2. Tiwniwr: I ddewis yr amledd radio a ddymunir.
3. DSP: Ar gyfer prosesu signal digidol.
4. DAC (Trawsnewidydd Digidol-i-Analog): I drosi signalau digidol yn ôl yn signalau analog.
5. Uchelseinydd neu glustffon: Ar gyfer allbwn sain.
Cam Un: Dewis Cydrannau
1. Antena
Rhaid i'r antena a ddefnyddir fod yn addas ar gyfer yr amledd rydych chi am ei dderbyn. Ar gyfer radio FM, defnyddir antena telesgopig neu antena monopol syml fel arfer.
2. Tiwniwr
Gall y tiwniwr fod yn fodiwl parod i'w ddefnyddio neu'n gydran fel y sglodion Si4703 neu TEA5767. Mae'r modiwlau hyn fel arfer yn dod gyda rhyngwyneb I2C neu SPI, gan ei gwneud hi'n hawdd rheoli'r amledd gan ddefnyddio microreolydd.
3. DSP
Dewis DSP yw'r rhan bwysicaf. Mae rhai DSPs cyffredin a ddefnyddir mewn cymwysiadau radio yn cynnwys:
– Cyfres TMS320 Texas Instruments (TI)
– Cyfres SHARC Dyfeisiau Analog (ADI)
– Cyfres STM32 gyda pherifferolion DSP
4. DAC
Gellir defnyddio DAC fel y PCM5102 neu'r ES9018, sef DACs ag ansawdd sain da, i drosi'r signal digidol yn ôl i signal analog.
5. Uchelseinydd
Gallwch ddefnyddio siaradwyr gweithredol neu ddefnyddio modiwl mwyhadur bach fel y PAM8403 i gynhyrchu sain gliriach a mwy uchel.
Dyluniad Dyfais
Cynllun Bloc
1. Antena -> 2. Tiwniwr -> 3. DSP -> 4. DAC -> 5. Siaradwr
Mae craidd prosesu'r system hon ar y DSP, lle mae'r signal yn cael ei dderbyn gan yr antena a'i ddewis gan y tiwniwr, yna'n mynd i mewn i'r DSP ar gyfer prosesu digidol, ac yn olaf yn cael ei drawsnewid yn signal analog gan y DAC ac yn cael ei allbynnu trwy'r uchelseinydd.
Cynllun Cylchdaith
1. Antena
– Diagram syml o antena wedi'i chysylltu â mewnbwn tiwniwr.
2. Modiwl Tiwniwr
– Diagram rhyngwyneb rhwng y tiwniwr a'r microreolydd a ddefnyddir ar gyfer rheoli amledd.
3. DSP
– Diagram gwifrau DSP wedi'i gysylltu â'r tiwniwr i dderbyn signalau mewnbwn a hefyd wedi'i gysylltu â'r microreolydd ar gyfer uwchlwytho rhaglenni.
4. DAC
– Diagram o drosi signal digidol o DSP i signal analog wedi'i gysylltu â seinydd.
5. Uchelseinydd
– Diagram syml o gysylltu'r siaradwr â'r mwyhadur os oes angen.
Gweithredu Cadarnwedd
Unwaith y bydd y caledwedd wedi'i gwblhau, y cam nesaf yw datblygu'r cadarnwedd a fydd yn rhedeg ar y microreolydd a'r DSP.
Rheoli'r Tiwniwr
Yn gyntaf, gwnewch yn siŵr bod eich microreolydd yn gallu cyfathrebu â'r tiwniwr. Ar gyfer modiwlau sy'n defnyddio cyfathrebu I2C neu SPI, bydd angen i chi integreiddio'r llyfrgell I2C/SPI i'ch microreolydd.
Cod enghreifftiol ar gyfer rheoli'r modiwl tiwniwr TEA5767 gydag Arduino:
"`cpp
gynnwys
setup gwag () {
Wire.begin(); // Cychwyn I2C
Serial.begin (9600);
setFrequency(101.1); // Gosodwch yr amledd i 101.1MHz
}
dolen gwag () {
// dim angen
}
gwag setAmlder(amledd arnofio) {
uint16_t amleddB = 4 (amledd 1000000 + 225000) / 32768;
byffer beit[5];
byffer[0] = amleddB >> 8;
byffer[1] = amleddB a 0XFF;
byffer[2] = 0xB0;
byffer[3] = 0x10;
byffer[4] = 0x00;
Wire.beginTransmission(0x60);
Wire.write(byffer, 5);
Gwifren.endTransmission();
}
“`
Prosesu Signalau gyda DSP
Gall rhaglennu DSP fod yn fwy cymhleth yn dibynnu ar fath a galluoedd y DSP. Er enghraifft, gyda DSP Texas Instruments, mae'n debyg y byddwch chi'n defnyddio Code Composer Studio (CCS) i ddatblygu a lanlwytho cod i'r DSP.
Enghraifft o ffug-god ar gyfer DSP sy'n dadfodiwleiddio signal FM:
"`cpp
gwag prif() {
initDSP(); // Cychwyn DSP
tra (1) {
// Darllen signal o'r tiwniwr
signalAnalog = darllenMewnbwnAnalog();
// Prosesu signal digidol
signalDigidol = analogIDigidol(signalAnalog);
dadfodiwleiddiedigSignal = FM_Dadfodiwleiddio(signalDigidol);
// Trosi yn ôl i signal analog
allbwnSignal = digidolIAnalog(dadfodiwleiddiedigSignal);
// Anfon at DAC
anfonIDAC(SignalAllbwn);
}
}
“`
Gosod y DAC
Ar ôl i'r prosesu gael ei gwblhau yn y DSP, mae angen trosi'r signal digidol yn ôl i analog gan ddefnyddio DAC. Fel arfer, gwneir y gosodiad hwn trwy I2C neu SPI. Gwnewch yn siŵr bod y DAC rydych chi'n ei ddefnyddio yn gydnaws â'r allbwn signal digidol o'r DSP.
Enghraifft cod syml ar gyfer rheoli DAC PCM5102 gyda Raspberry Pi:
"`python
mewnforio smbus
bws = smbus.SMBus(1)
cyfeiriad = 0x4C
def set_volume(cyfaint):
bws.ysgrifennu_byte_data(cyfeiriad, 0x00, cyfaint)
Gosodwch y gyfrol ar lefel benodol er enghraifft 0x7F
set_volume(127)
“`
Profi a Dadfygio
Unwaith y bydd y gylched gyfan wedi'i chysylltu a'r cadarnwedd wedi'i uwchlwytho, y cam nesaf yw profi i sicrhau bod yr holl gydrannau'n gweithredu'n iawn.
Awgrymiadau Profi
1. Perfformio Profi Cynyddrannol: Profi pob cydran ar wahân cyn eu cyfuno.
2. Defnyddiwch Osgilosgop: I arsylwi tonffurf y signal mewn gwahanol bwyntiau yn y gylched.
3. Dadfygio Cynyddrannol: Os oes problem, ynyswch y broblem o'r gydran HF cyn mynd i mewn i'r DSP.
4. Rhowch sylw i ymyrraeth: Gall safle a chysgodi'r antena effeithio ar ansawdd y signal.
Yn olaf, os yw'r holl gydrannau'n gweithio'n iawn, gallwch wrando ar radio digidol gydag ansawdd sain clir o'r system rydych chi wedi'i hadeiladu.
Casgliad
Mae adeiladu radio digidol gyda DSP yn gofyn am ddealltwriaeth gadarn o galedwedd a rhaglennu signal digidol. Gyda chynllunio gofalus a dewis cydrannau priodol, gallwch greu radio digidol o ansawdd uchel. Mae DSP yn darparu hyblygrwydd wrth brosesu signalau ac yn galluogi nifer o nodweddion ychwanegol nad ydynt yn bosibl gyda dulliau analog traddodiadol. Mwynhewch adeiladu eich radio digidol eich hun a mwynhewch ffrwyth eich llafur!
