捕獲/前置符和同步/數(shù)據(jù)符所使用的PN序列是完成獨立的,因此捕獲/前置符可作為數(shù)據(jù)超始位置的標(biāo)志,不需再加專門的幀同步信號。同步/數(shù)據(jù)符的相關(guān)峰可作為數(shù)據(jù)的位同步信號,因此在編碼時不需考慮連“0”、連“1”的情況。
STEL-2000A通過中斷方式從GMS90C31獲取指令幀數(shù)據(jù)。但由于其數(shù)據(jù)請求信號TXBITPLS為高電平有效,且寬度較窄（等于偽碼周期512ns）,不能可靠地觸發(fā)中斷,因此在GMS90C31的端加入了反相器和單穩(wěn)電路,將TXBITPLS變?yōu)檩^寬（約10μs）的負脈沖信號。STEL-2000A完成指令幀數(shù)據(jù)的差分編碼和擴頻處理工作,它將低速的基帶數(shù)據(jù)（16kbps）變?yōu)楦咚俚膫未a序列（1.024Mbps）,去調(diào)制外部的高頻本振信號,生成載頻為230MHz的DBPSK調(diào)相信號。RF功放模塊是自制的輸出功率1W的小功放,天線為230MHz螺旋全向天線。
3.2 接收機部分的硬件設(shè)計
圖3是遙控系統(tǒng)的接收機部分,主要由STEL-2000A擴頻處理器、GMS90C31單片機、A/D轉(zhuǎn)換器、90°功分器和RF模塊等部分組成。AD9057是單電源的高速8位A/D轉(zhuǎn)換器,最高采樣率80Msps,具有SSOP的小尺寸封裝,易于制版布線;90°功分器是成都亞光電工廠生產(chǎn)的GFHZ-2-14型,輸入頻率7～14MHz,它和兩塊AD9057組成了采樣率為45.056Msps的正交采樣結(jié)構(gòu),并與STEL-2000A中的復(fù)數(shù)下變頻器相配合,能消除混頻時的鏡像頻率,實現(xiàn)10.7MHz中頻信號的單邊帶下變頻;STEL-2000A擔(dān)負著中頻信號的數(shù)字下變頻、偽碼解擴、差分解調(diào)、AFC等繁重工作,它與GMS90C31單片機的界面為解調(diào)后的基帶數(shù)據(jù);GMS90C31單片機完成基帶數(shù)據(jù)的處理工作,如地址識別、數(shù)據(jù)檢錯糾錯等。STEL-2000A的RXOUT端是數(shù)據(jù)輸出口,為同步時鐘,RXACTIVE是數(shù)據(jù)包的起止信號,其時序關(guān)系如圖4所示。
RXACTIVE的反相信號與GMS90C31的INTO相連,當(dāng)STEL-2000A收到數(shù)據(jù)包時,GMS90C31就會產(chǎn)生中斷INT0,完成接收數(shù)據(jù)包的準(zhǔn)備工作。的負脈沖較窄（等于偽碼周期512ns）,為了提高中斷的可靠性,將其通過單穩(wěn)態(tài)電路展寬（約10μs）后接到INT1上,使GMS90C31能可靠地對P1.6端的基帶數(shù)據(jù)進行中斷采集。RF模塊是自制的高靈敏度接收、變頻單元,輸出為10.7MHz的中頻信號,接收靈敏度-1000dBm。天線為配套的230MHz螺旋全向天線。
在系統(tǒng)聯(lián)試時,將發(fā)射機的功率衰減30dB,使實際發(fā)射功率為1mW時,在500m的開闊距離上,接收機能正確接收發(fā)射機發(fā)出的遙控指令。另外,通過實驗測得,接收機能抗+3dB的同頻干擾,即干擾功率可比信號功率大3dB,由此證明擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力較強。
3.3 軟件設(shè)計
STEL-2000A具有豐富的可編程功能,其內(nèi)部包含有87個狀態(tài)寄存器,編址為00H～56H,作為GMS90C31的擴展RAM區(qū)使用,通過GMS90C31向這些狀態(tài)寄存器寫入特定的值,可使STEL-2000A支持各種工作模式。發(fā)射機和接收機的軟件均包括GMS90C31初始化模塊、STEL-2000A初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊四個部分。
GMS90C31初始化模塊主要完成輸入引腳的定義、裝入地址碼、設(shè)置中斷類型、設(shè)置數(shù)據(jù)采集的初始值等工作;STEL-2000A初始化模塊完成對其內(nèi)部狀態(tài)寄存器的參數(shù)設(shè)置;數(shù)據(jù)采集模塊將輸入數(shù)據(jù)采集到GMS90C31內(nèi)部RAM區(qū)的指定位置,并對采集的數(shù)據(jù)進行計數(shù),到一定數(shù)量后停止采集;數(shù)據(jù)處理模塊的主要功能有：指令幀的編碼、數(shù)據(jù)檢錯和糾錯、地址碼識別等。這里由于篇幅的原因,不對各軟件模塊作詳細的介紹,只著重介紹一下軟件開發(fā)中的重點和難點：如何正確設(shè)置STEL-2000A內(nèi)部各寄存器的參數(shù)。這需要對系統(tǒng)的工作原理和數(shù)據(jù)模型有一定的了解和研究,有關(guān)這方面的情況請參見文獻[1]和[2]。
STEL-2000A中接收部分的寄存器有64個,編址為00H～3FH,發(fā)射部分的寄存器23個,編址為40H～56H,可用單片機的MOVX@R0,A指令對這些寄存器的值進行修改。下面以接收部分為例介紹主要參數(shù)的設(shè)置情況。
·調(diào)制類型
選擇BPSK方式,將36H的bit 1設(shè)為1;
·偽碼控制
同步偽碼和數(shù)據(jù)偽碼的長度均為64位,選擇時需注意偽碼的自相關(guān)特生和偽碼間的正交特性。偽碼系數(shù)用01（+1）和11（-1）表示。同步偽碼存于07H～16H的地址單元中,設(shè)置情況如下：
地址：07H 08H 09H 0AH 0BH 0Ch 0DH 0EH 0FH 10H 11H
參數(shù)：FFH F5H 77H 5FH 75H 7FH F5H 7DH D7H D5H F5H
地址：12H 13H 14H 15H 16H
參數(shù)：75H 77H 55H FDH 7FH
數(shù)據(jù)偽碼存于17H～26H的地址單元中,設(shè)置情況如下：
地址：17H 18H 19H 1AH 1BH 1CH 1DH 1EH 1FH 20H 21H
參數(shù)：FFH F7H 5FH 7FH F7H 55H F7H 57H DFH
77H 5DH
地址：22H 23H 24H 25H 26H
參數(shù)：5DH 5FH 77H 57H D5H
數(shù)據(jù)偽碼的長度由2DH的bit0～5確定,64位長的偽應(yīng)設(shè)為3FH。需要注意的是不需設(shè)置同步偽碼的長度。
·NC0控制
NC0的輸出頻率fNC0取決于中頻采樣率RXIFCLK和頻率控制字FCW。頻率控制字FCW存地03H～06H的地址單元中,其計算公式為：
FCW=fNC0.2 32/RXIFCLK
當(dāng)RCIFCLK為45·MHz,fNC0為10.7MHz時,可計算出FCW為3CCBA2E9.對于正交采樣模式,fNC0應(yīng)為負頻率,因此取3CCBA2E9的補碼C3345D16作為FCW,將其低位裝入03H,高位裝入06H。
·采樣率控制
STEL-2000A規(guī)定基帶采樣率為偽碼速率的兩倍。當(dāng)偽碼長度為64bit,數(shù)據(jù)速率為16Kbps時,基帶采樣率應(yīng)為2.048MHz,它相對于中頻采樣率45.056M的分頻系統(tǒng)為22。因此,02H中的值應(yīng)設(shè)為15H。
·突發(fā)控制
接收機工作在突發(fā)模式,當(dāng)捕獲到同步頭后,解擴出一幀數(shù)據(jù),然后又處于捕獲狀態(tài)。每幀數(shù)據(jù)的長度由2EH（低位）和3AH（高位）中的值決定。本系統(tǒng)的指令幀長度為15bit,因此2EH中的值設(shè)為11H,3AH中的值設(shè)為00H。
·門限設(shè)置
匹配濾波器相關(guān)峰檢測門限的設(shè)置對系統(tǒng)的整體性能有較大的影響。通過進行計算機仿真的結(jié)果和參考STEL-2000A開發(fā)板的數(shù)據(jù),并結(jié)合具體的實驗情況,將捕獲門限和解擴門限設(shè)為00FFH。因此,29H和2BH中的值應(yīng)設(shè)為FFH,2AH和2CH中的值應(yīng)設(shè)為00H。
