DSP ашиглан дижитал радио хэрхэн хийх вэ
Дижитал радио нь дууны чанарыг сайжруулах, давтамжийн спектрийг илүү үр ашигтай ашиглах, дууны мэдээллийн мета өгөгдөл зэрэг нэмэлт функцүүдийн ачаар улам бүр түгээмэл болж байна. Дижитал радио хөгжүүлэх гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг бол Дижитал дохионы процессор (DSP) ашиглах явдал юм. Энэ нийтлэлд DSP ашиглан дижитал радио хөгжүүлэхэд шаардлагатай алхмуудыг авч үзэх болно.
Пендахулуан
DSP буюу Дижитал дохионы процессор нь бодит цагийн дижитал дохио боловсруулахад тусгайлан зориулагдсан микропроцессор юм. Дижитал радиогийн хувьд DSP нь аналог дохиог дижитал болгон хувиргаж, тэдгээр дохиог боловсруулж, эцэст нь дижитал дохиог дуут аналог дохио болгон буцаан хувиргадаг.
Дижитал радио хийхийн тулд хэд хэдэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг шаардлагатай, тухайлбал:
1. Антенн: Радио дохио хүлээн авах зориулалттай.
2. Тохируулагч: Хүссэн радио давтамжийг сонгох.
3. DSP: Дижитал дохио боловсруулах зориулалттай.
4. DAC (Дижитал-аналог хөрвүүлэгч): Дижитал дохиог аналог дохио болгон буцаан хөрвүүлэх зориулалттай.
5. Чанга яригч эсвэл чихэвч: Дуу гаргах зориулалттай.
Нэгдүгээр алхам: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгох
1. Антенн
Ашиглаж буй антенн нь таны хүлээн авахыг хүссэн давтамжтай тохирч байх ёстой. FM радиогийн хувьд ихэвчлэн дуран антенн эсвэл энгийн монополь антенн ашигладаг.
2. Тохируулагч
Тохируулагч нь ашиглахад бэлэн модуль эсвэл Si4703 эсвэл TEA5767 чип гэх мэт бүрэлдэхүүн хэсэг байж болно. Эдгээр модулиуд нь ихэвчлэн I2C эсвэл SPI интерфэйстэй ирдэг тул микроконтроллер ашиглан давтамжийг хянах боломжтой.
3. DSP
DSP сонголт нь хамгийн чухал хэсэг юм. Радио хэрэглээнд ашиглагддаг зарим түгээмэл DSP-үүд нь:
– Техасын инструментс (TI) TMS320 цуврал
– Аналог төхөөрөмжүүд (ADI) SHARC цуврал
– DSP захын төхөөрөмжүүдтэй STM32 цуврал
4. ЦАХ
PCM5102 эсвэл ES9018 зэрэг сайн аудио чанартай DAC-уудыг дижитал дохиог аналог дохио болгон хөрвүүлэхэд ашиглаж болно.
5. Чанга яригч
Та илүү тод, чанга дуу гаргахын тулд идэвхтэй чанга яригч ашиглах эсвэл PAM8403 гэх мэт жижиг өсгөгч модуль ашиглаж болно.
Төхөөрөмжийн дизайн
Блок схем
1. Антен -> 2. Тохируулагч -> 3. DSP -> 4. DAC -> 5. Чанга яригч
Энэ системийн гол боловсруулалт нь DSP дээр явагддаг бөгөөд дохиог антенн хүлээн авч, тааруулагч сонгоод дараа нь дижитал боловсруулалт хийхээр DSP руу орж, эцэст нь DAC-аар аналог дохио болгон хөрвүүлж, чанга яригчаар гаргадаг.
Хэлхээний схем
1. Антенн
– Тохируулагчийн оролтод холбогдсон антенны энгийн диаграмм.
2. Тохируулагч модуль
– Давтамжийн хяналтад ашиглагддаг тааруулагч болон микроконтроллерын хоорондох интерфэйсийн диаграмм.
3. DSP
– Оролтын дохиог хүлээн авахын тулд тааруулагчтай холбогдсон DSP холболтын диаграмм, мөн програмыг байршуулах зорилгоор микроконтроллертой холбогдсон.
4. ЦАХ
– Чанга яригчтай холбогдсон DSP-ээс аналог дохио руу дижитал дохио хөрвүүлэх диаграмм.
5. Чанга яригч
– Шаардлагатай бол чанга яригчийг өсгөгчтэй холбох энгийн диаграмм.
Програм хангамжийн хэрэгжилт
Техник хангамж бэлэн болсны дараа дараагийн алхам бол микроконтроллер болон DSP дээр ажиллах програм хангамжийг хөгжүүлэх явдал юм.
Тохируулагчийг хянах
Эхлээд микроконтроллер чинь тааруулагчтай холбогдож чадах эсэхийг шалгаарай. I2C эсвэл SPI холболтыг ашигладаг модулиудын хувьд та I2C/SPI санг микроконтроллертойгоо нэгтгэх шаардлагатай болно.
Arduino ашиглан TEA5767 тааруулагч модулийг удирдах жишээ код:
“`cpp
оруулах
хүчингүй тохиргоо () {
Wire.begin(); // I2C эхлүүлэлт
Цуваа.begin (9600);
setFrequency(101.1); // Давтамжийг 101.1MHz болгож тохируулна уу
}
хүчингүй гогцоо () {
// шаардлагагүй
}
void setFrequency(float давтамж) {
uint16_t давтамжB = 4 (давтамж 1000000 + 225000) / 32768;
байт буфер[5];
буфер[0] = давтамжB >> 8;
буфер[1] = давтамжB & 0XFF;
буфер[2] = 0xB0;
буфер[3] = 0x10;
буфер[4] = 0x00;
Wire.beginTransmission(0x60);
Wire.write(буфер, 5);
Wire.endTransmission();
}
""
DSP ашиглан дохио боловсруулах
DSP програмчлал нь DSP-ийн төрөл болон чадвараас хамааран илүү төвөгтэй байж болно. Жишээлбэл, Texas Instruments DSP-ийн тусламжтайгаар та Code Composer Studio (CCS)-ийг ашиглан код боловсруулж, DSP руу байршуулах магадлалтай.
FM дохиог демодуляц хийдэг DSP-ийн псевдокодын жишээ:
“`cpp
хүчингүй гол() {
initDSP(); // DSP-г эхлүүлэх
харин (1) {
// Тааруулагчаас дохиог унших
дохионы Аналог = readAnalogInput();
// Дижитал дохионы боловсруулалт
signalDigital = analogToDigital(signalAnalog);
демодуляцилагдсанСигнал = FM_Demodulate(signalDigital);
// Аналог дохио руу буцаан хөрвүүлэх
outputSignal = digitalToAnalog(demodulatedSignal);
// DAC руу илгээх
sendToDAC(гаралтын дохио);
}
}
""
DAC-г тохируулах
DSP-д боловсруулалт дууссаны дараа дижитал дохиог DAC ашиглан аналог дохио руу буцаан хөрвүүлэх шаардлагатай. Энэ тохиргоог ихэвчлэн I2C эсвэл SPI-ээр хийдэг. Таны ашиглаж буй DAC нь DSP-ээс гарсан дижитал дохионы гаралттай нийцэж байгаа эсэхийг шалгаарай.
Raspberry Pi ашиглан PCM5102 DAC-г удирдах энгийн кодын жишээ:
"` питон
smbus импортлох
автобус = smbus.SMBus(1)
хаяг = 0x4C
def set_volume(volume):
bus.write_byte_data(хаяг, 0x00, эзлэхүүн)
Дууны түвшинг тодорхой түвшинд тохируулна уу, жишээлбэл 0x7F
хэмжээ_тогтоох(127)
""
Тест хийх болон алдааг олж засварлах
Бүхэл хэлхээг холбож, програм хангамжийг ачаалсны дараа дараагийн алхам бол бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд зөв ажиллаж байгаа эсэхийг шалгах явдал юм.
Туршилтын зөвлөмжүүд
1. Нэмэлт туршилт хийх: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэгтгэхээсээ өмнө тус бүрийг тусад нь туршина.
2. Осциллограф ашиглах: Хэлхээний янз бүрийн цэгүүд дэх дохионы долгионы хэлбэрийг ажиглах.
3. Нэмэлт дибаг хийх: Хэрэв асуудал гарвал DSP руу орохоосоо өмнө HF бүрэлдэхүүн хэсгээс асуудлыг тусгаарлана уу.
4. Интерференцэд анхаарлаа хандуулаарай: Антенны байрлал болон хамгаалалт нь дохионы чанарт нөлөөлж болно.
Эцэст нь хэлэхэд, хэрэв бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд зөв ажиллаж байвал та өөрийн бүтээсэн системээс тодорхой дууны чанартай дижитал радио сонсож болно.
Дүгнэлт
DSP ашиглан дижитал радио бүтээхэд дижитал дохионы техник хангамж болон програмчлалын талаар сайн ойлголт шаардлагатай. Нарийвчилсан төлөвлөлт, зөв бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгосноор та өндөр чанартай дижитал радио бүтээж чадна. DSP нь дохио боловсруулах уян хатан байдлыг хангаж, уламжлалт аналог аргуудаар боломжгүй хэд хэдэн нэмэлт функцийг идэвхжүүлдэг. Өөрийн дижитал радио бүтээхэд хөгжилдөж, хөдөлмөрийнхөө үр шимийг хүртээрэй!
