ວິທີການສ້າງວິທະຍຸດິຈິຕອນດ້ວຍ DSP

ວິທີການສ້າງວິທະຍຸດິຈິຕອນດ້ວຍ DSP

ວິທະຍຸດິຈິຕອນໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມເພີ່ມຂຶ້ນເລື້ອຍໆ ເນື່ອງຈາກຄວາມສາມາດໃນການສົ່ງມອບຄຸນນະພາບສຽງທີ່ດີຂຶ້ນ, ການໃຊ້ຄື້ນຄວາມຖີ່ທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະ ຄຸນສົມບັດເພີ່ມເຕີມເຊັ່ນ: ຂໍ້ມູນເພງ. ໜຶ່ງໃນອົງປະກອບຫຼັກໃນການພັດທະນາວິທະຍຸດິຈິຕອນແມ່ນການນຳໃຊ້ໂປເຊດເຊີສັນຍານດິຈິຕອນ (DSP). ບົດຄວາມນີ້ຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບຂັ້ນຕອນຕ່າງໆທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການພັດທະນາວິທະຍຸດິຈິຕອນໂດຍໃຊ້ DSP.

Pendahuluan

DSP ຫຼື ໂປເຊດເຊີສັນຍານດິຈິຕອນ ແມ່ນໄມໂຄຣໂປເຊດເຊີທີ່ຖືກອອກແບບມາສະເພາະສຳລັບການປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນແບບເວລາຈິງ. ໃນສະພາບການຂອງວິທະຍຸດິຈິຕອນ, DSP ຈະປ່ຽນສັນຍານອະນາລັອກເປັນດິຈິຕອນ, ປະມວນຜົນສັນຍານເຫຼົ່ານັ້ນ, ແລະສຸດທ້າຍປ່ຽນສັນຍານດິຈິຕອນກັບຄືນສູ່ສັນຍານອະນາລັອກທີ່ສາມາດຟັງໄດ້.

ເພື່ອສ້າງວິທະຍຸດິຈິຕອນ, ຕ້ອງມີອົງປະກອບຫຼັກຫຼາຍຢ່າງຄື:
1. ເສົາອາກາດ: ເພື່ອຮັບສັນຍານວິທະຍຸ.
2. ເຄື່ອງຮັບສັນຍານ: ເພື່ອເລືອກຄວາມຖີ່ວິທະຍຸທີ່ຕ້ອງການ.
3. DSP: ສຳລັບການປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນ.
4. DAC (ຕົວແປງດິຈິຕອລເປັນອະນາລັອກ): ເພື່ອປ່ຽນສັນຍານດິຈິຕອລກັບຄືນສູ່ສັນຍານອະນາລັອກ.
5. ລຳໂພງ ຫຼື ຫູຟັງ: ສຳລັບສຽງອອກ.

ຂັ້ນຕອນທີໜຶ່ງ: ການເລືອກອົງປະກອບຕ່າງໆ

1. ເສົາອາກາດ
ເສົາອາກາດທີ່ໃຊ້ຕ້ອງເໝາະສົມກັບຄວາມຖີ່ທີ່ທ່ານຕ້ອງການຮັບ. ສຳລັບວິທະຍຸ FM, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະໃຊ້ເສົາອາກາດແບບຍືດຫົດໄດ້ ຫຼື ເສົາອາກາດແບບໂມໂນໂພລງ່າຍໆ.

2. Tuner
ເຄື່ອງຈູນເນີສາມາດເປັນໂມດູນທີ່ພ້ອມໃຊ້ງານ ຫຼື ເປັນອົງປະກອບເຊັ່ນ: ຊິບ Si4703 ຫຼື TEA5767. ໂມດູນເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະມາພ້ອມກັບການໂຕ້ຕອບ I2C ຫຼື SPI, ເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍຕໍ່ການຄວບຄຸມຄວາມຖີ່ໂດຍໃຊ້ໄມໂຄຣຄອນໂທຣເລີ.

3. DSP
ການເລືອກ DSP ແມ່ນສ່ວນທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດ. DSP ທົ່ວໄປບາງອັນທີ່ໃຊ້ໃນແອັບພລິເຄຊັນວິທະຍຸລວມມີ:
– ຊຸດ TMS320 ຂອງ Texas Instruments (TI)
– ຊຸດອຸປະກອນອະນາລັອກ (ADI) SHARC
- ຊຸດ STM32 ພ້ອມດ້ວຍອຸປະກອນເສີມ DSP

4. ດີເອຊີ
DAC ເຊັ່ນ PCM5102 ຫຼື ES9018, ເຊິ່ງເປັນ DAC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສຽງທີ່ດີ, ສາມາດໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນສັນຍານດິຈິຕອນກັບຄືນສູ່ສັນຍານອະນາລັອກໄດ້.

5. ລຳໂພງ
ທ່ານສາມາດໃຊ້ລຳໂພງທີ່ໃຊ້ງານໄດ້ ຫຼື ໃຊ້ໂມດູນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຂະໜາດນ້ອຍ ເຊັ່ນ PAM8403 ເພື່ອສ້າງສຽງທີ່ຊັດເຈນ ແລະ ດັງຂຶ້ນ.

ການອອກແບບອຸປະກອນ

ໂຄງການບລັອກ

1. ເສົາອາກາດ -> 2. ເຄື່ອງຮັບສັນຍານ -> 3. DSP -> 4. DAC -> 5. ລຳໂພງ

ການປະມວນຜົນຫຼັກຂອງລະບົບນີ້ແມ່ນຢູ່ໃນ DSP, ບ່ອນທີ່ສັນຍານຖືກຮັບໂດຍເສົາອາກາດ ແລະ ຖືກເລືອກໂດຍເຄື່ອງຮັບສັນຍານ, ຈາກນັ້ນເຂົ້າສູ່ DSP ເພື່ອການປະມວນຜົນດິຈິຕອນ, ແລະ ສຸດທ້າຍປ່ຽນເປັນສັນຍານອະນາລັອກໂດຍ DAC ແລະ ສົ່ງອອກຜ່ານລຳໂພງ.

ແຜນວາດວົງຈອນ

1. ເສົາອາກາດ
- ແຜນວາດງ່າຍໆຂອງເສົາອາກາດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບອິນພຸດຂອງເຄື່ອງຮັບສັນຍານ.

2. ໂມດູນເຄື່ອງຮັບສັນຍານ
- ແຜນວາດການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງເຄື່ອງຈູນເນີ ແລະ ໄມໂຄຣຄອນໂທຣລເລີ ທີ່ໃຊ້ສຳລັບການຄວບຄຸມຄວາມຖີ່.

3. ດີພີເອສ
- ແຜນວາດສາຍໄຟ DSP ເຊື່ອມຕໍ່ກັບເຄື່ອງຮັບສັນຍານເພື່ອຮັບສັນຍານເຂົ້າ ແລະ ຍັງເຊື່ອມຕໍ່ກັບໄມໂຄຣຄອນໂທຣເລີສຳລັບການອັບໂຫຼດໂປຣແກຣມ.

4. ດີເອຊີ
- ແຜນວາດຂອງການປ່ຽນສັນຍານດິຈິຕອນຈາກ DSP ໄປເປັນສັນຍານອະນາລັອກທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບລຳໂພງ.

5. ລຳໂພງ
- ແຜນວາດງ່າຍໆກ່ຽວກັບການເຊື່ອມຕໍ່ລຳໂພງກັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຖ້າຈຳເປັນ.

ການປະຕິບັດເຟີມແວ

ເມື່ອຮາດແວສຳເລັດແລ້ວ, ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການພັດທະນາເຟີມແວທີ່ຈະໃຊ້ງານໃນໄມໂຄຣຄອນໂທຣເລີ ແລະ DSP.

ການຄວບຄຸມ Tuner

ກ່ອນອື່ນໝົດ, ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າໄມໂຄຣຄອນໂທຣລເລີຂອງທ່ານສາມາດສື່ສານກັບເຄື່ອງຮັບສັນຍານໄດ້. ສຳລັບໂມດູນທີ່ໃຊ້ການສື່ສານ I2C ຫຼື SPI, ທ່ານຈະຕ້ອງເຊື່ອມໂຍງຫ້ອງສະໝຸດ I2C/SPI ເຂົ້າໃນໄມໂຄຣຄອນໂທຣລເລີຂອງທ່ານ.

ຕົວຢ່າງລະຫັດສຳລັບການຄວບຄຸມໂມດູນ tuner TEA5767 ດ້ວຍ Arduino:

“`cpp
ປະກອບດ້ວຍ

void setup () {
Wire.begin(); // ການເລີ່ມຕົ້ນ I2C
Serial.begin (9600);
setFrequency(101.1); // ຕັ້ງຄ່າຄວາມຖີ່ໃຫ້ເປັນ 101.1MHz
}

loop loop () {
// ບໍ່ຕ້ອງການ
}

void setFrequency(ຄວາມຖີ່ລອຍ) {
uint16_t ຄວາມຖີ່B = 4 (ຄວາມຖີ່ 1000000 + 225000) / 32768;
ໄບຕ໌ບັຟເຟີ[5];
ບັຟເຟີ[0] = ຄວາມຖີ່ B >> 8;
ບັຟເຟີ[1] = ຄວາມຖີ່ B ແລະ 0XFF;
ບັຟເຟີ[2] = 0xB0;
ບັຟເຟີ[3] = 0x10;
ບັຟເຟີ[4] = 0x00;
ສາຍໄຟ.ເລີ່ມຕົ້ນການສົ່ງຂໍ້ມູນ (0x60);
Wire.write(ບັຟເຟີ, 5);
Wire.endTransmission ();
}
“ `

ການປະມວນຜົນສັນຍານດ້ວຍ DSP

ການຂຽນໂປຣແກຣມ DSP ສາມາດມີຄວາມຊັບຊ້ອນຫຼາຍຂຶ້ນຂຶ້ນກັບປະເພດ ແລະ ຄວາມສາມາດຂອງ DSP. ຕົວຢ່າງ, ດ້ວຍ DSP ຂອງ Texas Instruments, ທ່ານອາດຈະໃຊ້ Code Composer Studio (CCS) ເພື່ອພັດທະນາ ແລະ ອັບໂຫຼດລະຫັດໄປໃສ່ DSP.

ຕົວຢ່າງ pseudocode ສຳລັບ DSP ທີ່ demodulate ສັນຍານ FM:

“`cpp
void ຫລັກ () {
initDSP(); // ເລີ່ມຕົ້ນ DSP
ໃນຂະນະທີ່ (1) {
// ອ່ານສັນຍານຈາກເຄື່ອງຮັບສັນຍານ
signalAnalog = ອ່ານການປ້ອນຂໍ້ມູນແບບ Analog();

// ການປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນ
signalDigital = ອະນາລັອກໄປຫາດິຈິຕອນ(signalAnalog);
ສັນຍານ demodulated = FM_Demodulate(ສັນຍານດິຈິຕອລ);

// ປ່ຽນກັບຄືນໄປເປັນສັນຍານອະນາລັອກ
ສັນຍານອອກ = ດິຈິຕອລໄປຫາອະນາລັອກ(ສັນຍານທີ່ບໍ່ມີໂມດູນ);

// ສົ່ງໄປຫາ DAC
ສົ່ງໄປຫາ DAC(ສັນຍານຜົນຜະລິດ);
}
}
“ `

ການຕັ້ງຄ່າ DAC

ຫຼັງຈາກການປະມວນຜົນສຳເລັດແລ້ວໃນ DSP, ສັນຍານດິຈິຕອນຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ປ່ຽນກັບຄືນສູ່ອະນາລັອກໂດຍໃຊ້ DAC. ການຕັ້ງຄ່ານີ້ມັກຈະເຮັດຜ່ານ I2C ຫຼື SPI. ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າ DAC ທີ່ທ່ານໃຊ້ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບສັນຍານດິຈິຕອນທີ່ອອກມາຈາກ DSP.

ຕົວຢ່າງລະຫັດງ່າຍໆສຳລັບການຄວບຄຸມ PCM5102 DAC ດ້ວຍ Raspberry Pi:

“` python
smbus ນໍາເຂົ້າ

ລົດເມ = smbus.SMBus(1)
ທີ່ຢູ່ = 0x4C

def set_volume(ປະລິມານ):
bus.write_byte_data(ທີ່ຢູ່, 0x00, ປະລິມານ)

ຕັ້ງຄ່າລະດັບສຽງໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບໃດໜຶ່ງ ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ 0x7F
ຊຸດ_ປະລິມານ(127)
“ `

ການທົດສອບ ແລະ ການແກ້ໄຂບັນຫາ

ເມື່ອວົງຈອນທັງໝົດຖືກເຊື່ອມຕໍ່ ແລະ ເຟີມແວຖືກອັບໂຫລດແລ້ວ, ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການທົດສອບເພື່ອຮັບປະກັນວ່າອົງປະກອບທັງໝົດເຮັດວຽກຢ່າງຖືກຕ້ອງ.

ຄຳແນະນຳໃນການທົດສອບ

1. ປະຕິບັດການທົດສອບແບບເພີ່ມຂຶ້ນ: ທົດສອບແຕ່ລະອົງປະກອບແຍກຕ່າງຫາກກ່ອນທີ່ຈະລວມເຂົ້າກັນ.
2. ໃຊ້ອອດຊິວໂລສະໂຄບ: ເພື່ອສັງເກດຮູບແບບຄື້ນສັນຍານຢູ່ຈຸດຕ່າງໆໃນວົງຈອນ.
3. ການແກ້ໄຂຂໍ້ຜິດພາດແບບເພີ່ມຂຶ້ນ: ຖ້າມີບັນຫາ, ໃຫ້ແຍກບັນຫາອອກຈາກອົງປະກອບ HF ກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນ DSP.
4. ເອົາໃຈໃສ່ກັບການລົບກວນ: ຕຳແໜ່ງຂອງເສົາອາກາດ ແລະ ການປ້ອງກັນສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງສັນຍານ.

ສຸດທ້າຍ, ຖ້າອົງປະກອບທັງໝົດເຮັດວຽກຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ທ່ານສາມາດຟັງວິທະຍຸດິຈິຕອນດ້ວຍຄຸນນະພາບສຽງທີ່ຊັດເຈນຈາກລະບົບທີ່ທ່ານໄດ້ສ້າງຂຶ້ນ.

ສະຫຼຸບ

ການສ້າງວິທະຍຸດິຈິຕອນດ້ວຍ DSP ຕ້ອງການຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງໜັກແໜ້ນກ່ຽວກັບຮາດແວສັນຍານດິຈິຕອນ ແລະ ການຂຽນໂປຣແກຣມ. ດ້ວຍການວາງແຜນຢ່າງລະມັດລະວັງ ແລະ ການເລືອກອົງປະກອບທີ່ເໝາະສົມ, ທ່ານສາມາດສ້າງວິທະຍຸດິຈິຕອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໄດ້. DSP ໃຫ້ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໃນການປະມວນຜົນສັນຍານ ແລະ ເຮັດໃຫ້ມີຄຸນສົມບັດເພີ່ມເຕີມຫຼາຍຢ່າງທີ່ບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ດ້ວຍວິທີການແບບອະນາລັອກແບບດັ້ງເດີມ. ຂໍໃຫ້ມ່ວນຊື່ນກັບການສ້າງວິທະຍຸດິຈິຕອນຂອງທ່ານເອງ ແລະ ເພີດເພີນກັບຜົນຂອງແຮງງານຂອງທ່ານ!