Jinsi ya Kutengeneza Redio ya Dijitali kwa kutumia DSP
Redio ya kidijitali imekuwa maarufu zaidi kutokana na uwezo wake wa kutoa ubora wa sauti bora, matumizi bora zaidi ya wigo wa masafa, na vipengele vya ziada kama vile metadata ya taarifa za wimbo. Mojawapo ya vipengele muhimu katika ukuzaji wa redio ya kidijitali ni matumizi ya Kichakataji cha Ishara ya Kidijitali (DSP). Makala haya yatajadili hatua zinazohusika katika kutengeneza redio ya kidijitali kwa kutumia DSP.
Pendauluan
DSP, au Kichakataji cha Ishara za Dijitali, ni kichakataji kidogo kilichoundwa mahsusi kwa ajili ya usindikaji wa ishara za dijitali kwa wakati halisi. Katika muktadha wa redio ya dijitali, DSP hubadilisha ishara za analogi kuwa za dijitali, huchakata ishara hizo, na hatimaye hubadilisha ishara za dijitali kuwa ishara za analogi zinazosikika.
Ili kutengeneza redio ya kidijitali, vipengele vikuu kadhaa vinahitajika, yaani:
1. Antena: Kupokea mawimbi ya redio.
2. Kirekebishaji: Ili kuchagua masafa ya redio unayotaka.
3. DSP: Kwa ajili ya usindikaji wa mawimbi ya kidijitali.
4. DAC (Kibadilishaji cha Dijitali-hadi-Analogi): Kubadilisha mawimbi ya dijitali kuwa mawimbi ya analogi.
5. Kipaza sauti au kipaza sauti: Kwa ajili ya kutoa sauti.
Hatua ya Kwanza: Kuchagua Vipengele
1. Antena
Antena inayotumika lazima iendane na masafa unayotaka kupokea. Kwa redio ya FM, antena ya teleskopu au antena rahisi ya monopole kwa kawaida hutumika.
2. Kirekebishaji
Kirekebisha sauti kinaweza kuwa moduli iliyo tayari kutumika au sehemu kama vile chipu ya Si4703 au TEA5767. Moduli hizi kwa kawaida huja na uunganishaji wa I2C au SPI, na hivyo kurahisisha kudhibiti masafa kwa kutumia kidhibiti kidogo.
3. DSP
Uchaguzi wa DSP ndio sehemu muhimu zaidi. Baadhi ya DSP za kawaida zinazotumika katika programu za redio ni pamoja na:
– Mfululizo wa Vyombo vya Texas (TI) TMS320
- Mfululizo wa SHARC wa Vifaa vya Analogi (ADI)
- Mfululizo wa STM32 wenye vifaa vya pembeni vya DSP
4. DAC
DAC kama vile PCM5102 au ES9018, ambazo ni DAC zenye ubora mzuri wa sauti, zinaweza kutumika kubadilisha ishara ya dijitali kuwa ishara ya analogi.
5. Kipaza sauti
Unaweza kutumia spika zinazofanya kazi au kutumia moduli ndogo ya amplifier kama vile PAM8403 ili kutoa sauti iliyo wazi na yenye sauti zaidi.
Ubunifu wa Kifaa
Mpango wa Vitalu
1. Antena -> 2. Kirekebisha sauti -> 3. DSP -> 4. DAC -> 5. Spika
Usindikaji wa msingi wa mfumo huu uko kwenye DSP, ambapo ishara hupokelewa na antena na kuchaguliwa na kirekebisha sauti, kisha huingia kwenye DSP kwa ajili ya usindikaji wa kidijitali, na hatimaye hubadilishwa kuwa ishara ya analogi na DAC na kutoa sauti kupitia kipaza sauti.
Mpangilio wa Mzunguko
1. Antena
- Mchoro rahisi wa antena iliyounganishwa na ingizo la kirekebishaji.
2. Moduli ya Kirekebishaji
- Mchoro wa kiolesura kati ya kirekebishaji na kidhibiti kidogo kinachotumika kwa udhibiti wa masafa.
3. DSP
- Mchoro wa nyaya za DSP umeunganishwa kwenye kirekebishaji ili kupokea mawimbi ya ingizo na pia umeunganishwa kwenye kidhibiti kidogo kwa ajili ya kupakia programu.
4. DAC
- Mchoro wa ubadilishaji wa mawimbi ya dijitali kutoka kwa mawimbi ya DSP hadi analogi yaliyounganishwa na kipaza sauti.
5. Kipaza sauti
– Mchoro rahisi wa kuunganisha spika kwenye amplifier ikiwa inahitajika.
Utekelezaji wa Programu dhibiti
Mara tu vifaa vitakapokamilika, hatua inayofuata ni kutengeneza programu dhibiti itakayoendeshwa kwenye kidhibiti kidogo na DSP.
Kudhibiti Kirekebishaji
Kwanza, hakikisha kidhibiti chako kidogo kinaweza kuwasiliana na kirekebishaji. Kwa moduli zinazotumia mawasiliano ya I2C au SPI, utahitaji kuunganisha maktaba ya I2C/SPI kwenye kidhibiti chako kidogo.
Mfano wa msimbo wa kudhibiti moduli ya kirekebishaji cha TEA5767 ukitumia Arduino:
"`cpp
ni pamoja na
usanidi batili () {
Wire.anza(); // Uanzishaji wa I2C
Seri.begin (9600);
setiFrequency(101.1); // Weka masafa hadi 101.1MHz
}
kitanzi batili () {
// haihitajiki
}
Uwekaji batiliUsawa (masafa ya kuelea) {
masafa ya uint16_tB = 4 (masafa 1000000 + 225000) / 32768;
bafa ya baiti[5];
bafa[0] = masafaB >> 8;
bafa[1] = masafaB & 0XFF;
bafa[2] = 0xB0;
bafa[3] = 0x10;
bafa[4] = 0x00;
Usambazaji wa Waya.anza(0x60);
Wire.write(bafa, 5);
Uhamishaji wa Waya.end();
}
""
Usindikaji wa Mawimbi kwa kutumia DSP
Upangaji wa programu za DSP unaweza kuwa mgumu zaidi kulingana na aina na uwezo wa DSP. Kwa mfano, ukiwa na Texas Instruments DSP, huenda ukatumia Code Composer Studio (CCS) kutengeneza na kupakia msimbo kwenye DSP.
Mfano wa msimbo bandia wa DSP unaopunguza mawimbi ya FM:
"`cpp
batili kuu() {
initDSP(); // Anzisha DSP
wakati (1) {
// Soma ishara kutoka kwa kirekebishaji
isharaAnalogi = somaAnalogiIngizo();
// Usindikaji wa mawimbi ya kidijitali
isharaDigital = analogToDigital(signalAnalog);
Ishara iliyopunguzwa = FM_Kupunguza (isharaDijitali);
// Badilisha kurudi kwenye ishara ya analogi
outputSignal = digitalToAnalog(demodulatedSignal);
// Tuma kwa DAC
sendToDAC(outputSignal);
}
}
""
Kuanzisha DAC
Baada ya usindikaji kukamilika katika DSP, mawimbi ya dijitali yanahitaji kubadilishwa kuwa analogi kwa kutumia DAC. Usanidi huu kwa kawaida hufanywa kupitia I2C au SPI. Hakikisha DAC unayotumia inaoana na matokeo ya mawimbi ya dijitali kutoka kwa DSP.
Mfano rahisi wa msimbo wa kudhibiti PCM5102 DAC na Raspberry Pi:
``Chatu
ingiza smbus
basi = smbus.SMBus(1)
anwani = 0x4C
def seti_jumla(jumla):
data ya basi.andika_baiti_(anwani, 0x00, ujazo)
Weka sauti katika kiwango fulani kwa mfano 0x7F
seti_jumla(127)
""
Kujaribu na Kutatua Makosa
Mara tu saketi nzima ikiwa imeunganishwa na programu dhibiti imepakiwa, hatua inayofuata ni kujaribu ili kuhakikisha kuwa vipengele vyote vinafanya kazi vizuri.
Vidokezo vya Upimaji
1. Fanya Upimaji wa Nyongeza: Jaribu kila sehemu kando kabla ya kuvichanganya.
2. Tumia Oscilloscope: Kuchunguza umbo la mawimbi ya ishara katika sehemu mbalimbali kwenye saketi.
3. Utatuzi wa Ziada: Ikiwa kuna tatizo, tenga tatizo kutoka kwa sehemu ya HF kabla ya kuingia kwenye DSP.
4. Zingatia kuingiliwa: Mkao wa antena na kinga vinaweza kuathiri ubora wa mawimbi.
Hatimaye, ikiwa vipengele vyote vinafanya kazi vizuri, unaweza kusikiliza redio ya dijitali yenye ubora wa sauti unaoeleweka kutoka kwa mfumo uliouunda.
Hitimisho
Kujenga redio ya kidijitali kwa kutumia DSP kunahitaji uelewa mzuri wa vifaa vya mawimbi ya kidijitali na programu. Kwa kupanga kwa uangalifu na uteuzi sahihi wa vipengele, unaweza kuunda redio ya kidijitali yenye ubora wa juu. DSP hutoa unyumbufu katika usindikaji wa mawimbi na kuwezesha vipengele kadhaa vya ziada ambavyo haviwezekani kwa kutumia mbinu za kitamaduni za analogi. Furahia kujenga redio yako ya kidijitali na ufurahie matunda ya kazi yako!
