一種基于ofdm的數(shù)據(jù)傳輸裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置，采用高速DSP以及相應(yīng)的軟件編程，對(duì)雙主機(jī)、雙通道的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)與判斷，當(dāng)某個(gè)主機(jī)或通道出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)觸點(diǎn)軟切換，任何一個(gè)主機(jī)或者通道出現(xiàn)故障時(shí)都不影響正常通信，同時(shí)由于省去了硬件切換電路，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?；針?duì)電力線載波通道的噪聲大、干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，為了最大限度地提高數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾的能力，同時(shí)有效地提高頻帶的利用率，采用了一種正交多載波調(diào)制與解調(diào)(OFDM)并利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)軟件實(shí)現(xiàn)的方法，實(shí)現(xiàn)了在電力線上4kHz的帶寬內(nèi)信號(hào)傳輸速率達(dá)9600b/s的目標(biāo)。
【專利說明】一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電力線載波通信是電力系統(tǒng)特有的通信方式，它以電力線路為傳輸介質(zhì)，具有通道可靠性高、抗破壞能力強(qiáng)、投資少、見效快等得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展應(yīng)用，已具相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平，成為電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的主要通信手段之一。為電力生產(chǎn)和管理、電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。
[0003]電力線載波通信可利用的頻帶資源是40kHz?500kHz (可擴(kuò)展至1000kHz)，而現(xiàn)有的高壓輸電線載波通信(PLC)都是基于標(biāo)稱基本頻帶(4kHz?8kHz)內(nèi)的窄帶傳輸，只適合話音、遠(yuǎn)動(dòng)及保護(hù)等低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。因此現(xiàn)有的高壓輸電線載波通信未能充分利用頻率資源，存在頻譜利用率低，傳輸速率低，傳輸電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)有限的缺點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)通信的方式、規(guī)模等方面產(chǎn)生了巨大的影響，對(duì)電力線載波通信提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。應(yīng)該看到，電力線載波通信確實(shí)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行控制、保護(hù)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、快速性和可靠性及對(duì)其他大量信息傳輸?shù)囊?。為滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，適應(yīng)全球性通信發(fā)展的大趨勢(shì)，使我國(guó)電力通信向高速率、寬頻帶、大容量、數(shù)字化方向發(fā)展，研宄高壓電力線高速寬帶載波通信關(guān)鍵技術(shù)，突破傳統(tǒng)高壓電力線載波窄帶低速傳輸?shù)木窒?，盡可能的利用頻帶資源，提升載波通信的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，為電力通信業(yè)務(wù)提供適合的高速數(shù)據(jù)傳輸，很有必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括
[0008]數(shù)字信號(hào)處理模塊，采用ADSP2187 (40MHz)芯片；
[0009]多路編解碼(CODEC)模塊，采用16位串行DSP接口立體聲信號(hào)編解碼器AD1849 ；
[0010]接口轉(zhuǎn)換模塊，采用RS232接口轉(zhuǎn)換器；
[0011]單片機(jī)(MCU)控制模塊，采用8通道的MCU，內(nèi)含12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADuC831 ；
[0012]網(wǎng)管程序模塊，利用C++Builder實(shí)現(xiàn)功能完善的人機(jī)對(duì)話界面，通過PC機(jī)對(duì)0FDM9600調(diào)制解調(diào)器的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
[0013]優(yōu)選的，所述的ADSP2187芯片采用IDMA引導(dǎo)方式，MCU從IDMA 口向片內(nèi)寫程序和數(shù)據(jù)，在地址O寫入前，程序不會(huì)運(yùn)行。
[0014]優(yōu)選的，所述AD1849在寫入控制字信息時(shí)采用DCB協(xié)議。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]采用高速DSP以及相應(yīng)的軟件編程，對(duì)雙主機(jī)、雙通道的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)與判斷，當(dāng)某個(gè)主機(jī)或通道出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)觸點(diǎn)軟切換，任何一個(gè)主機(jī)或者通道出現(xiàn)故障時(shí)都不影響正常通信，同時(shí)由于省去了硬件切換電路，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃裕?br> [0017]利用C++Builder實(shí)現(xiàn)功能完善的人機(jī)對(duì)話界面，通過PC機(jī)對(duì)0FDM9600數(shù)字式智能切換調(diào)制解調(diào)器的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，消除了采用撥碼開關(guān)、跳線以及電位器設(shè)置帶來的設(shè)置步驟繁雜、不穩(wěn)定而出現(xiàn)錯(cuò)誤的設(shè)置，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性；
[0018]針對(duì)電力線載波通道的噪聲大、干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，為了最大限度地提高數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾的能力，同時(shí)有效地提高頻帶的利用率，采用了一種正交多載波調(diào)制與解調(diào)(OFDM)并利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)軟件實(shí)現(xiàn)的方法，實(shí)現(xiàn)了在電力線上4kHz的帶寬內(nèi)信號(hào)傳輸速率達(dá)9600b/s的目標(biāo)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中ADSP2187芯片中DSP原理圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中多路編解碼模塊原理圖。
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中AD1849初始化程序流程圖。
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中單片機(jī)(MCU)控制模塊的原理圖。
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中單片機(jī)(MCU)控制模塊初始化程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括
[0026]數(shù)字信號(hào)處理模塊，采用ADSP2187 (40MHz)芯片；該芯片一般具有如下的一些主要特點(diǎn):
[0027]40MHz主頻，80MIPS (每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令，25ns指令周期)；片內(nèi)256KB存儲(chǔ)器，可配置成48KX24bit程序區(qū)(PM)和56KX16bit數(shù)據(jù)區(qū)(DM)，PM可同時(shí)存放數(shù)據(jù)；獨(dú)立的ALU、乘法/累加器、桶形移位器；兩個(gè)獨(dú)立的地址產(chǎn)生器；兩個(gè)雙緩沖串口；I個(gè)16bitDMA ;6個(gè)外部中斷；13個(gè)可編程標(biāo)志管腳(PR)-PF7，flag_in，flag_out，F(xiàn)L0-2);—個(gè)指令周期內(nèi)，最多可以完成5個(gè)操作:產(chǎn)生下一個(gè)指令地址、取下一條指令、執(zhí)行1-2次數(shù)據(jù)搬移、更新1-2個(gè)地址指針；2個(gè)獨(dú)立的同步串行口 SPORTO與SP0RT1，為與外部設(shè)備連接提供了一種靈活便捷的串行I/O接口。
[0028]多路編解碼(CODEC)模塊，采用16位串行DSP接口立體聲信號(hào)編解碼器AD1849 ；
[0029]接口轉(zhuǎn)換模塊，采用RS232接口轉(zhuǎn)換器；
[0030]單片機(jī)(MCU)控制模塊，采用8通道的MCU，內(nèi)含12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADuC831 ；ADuC831是一個(gè)8通道的MCU，內(nèi)含12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，微處理器核心是8051，提供片內(nèi)62kB非易失性閃速/電擦除程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)4KB非易失性閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、2304B的片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM以及與8051兼容的內(nèi)核。片內(nèi)提供串行下載和調(diào)試模式(通過UART)，并且通過EA引腳提供仿真模式。ADuC812支持QuickStartTM和QuickStart Plus升級(jí)系統(tǒng)和低成本的軟件和硬件工具。MCU通過RS232電平轉(zhuǎn)換芯片與PC機(jī)通信，完成程序的下載、0FDM9600的參數(shù)設(shè)置、讀取DSP運(yùn)行數(shù)據(jù)等功能。其原理圖如圖4所示，MCU通過I2C總線與I2C芯片相連，將DSP的運(yùn)行程序從PC機(jī)下載到I2C芯片。當(dāng)MCU上電復(fù)位并進(jìn)行初始化后，對(duì)DSP進(jìn)行復(fù)位，接著MCU將I2C內(nèi)保存的DSP程序讀出，通過IDMA總線口(P0.0?P0.7與P2.0?P2.7與DSP的IADO?IAD15相連)向DSP片內(nèi)裝載程序和數(shù)據(jù)，最后地址O寫入指令后，程序開始運(yùn)行。在DSP運(yùn)行期間，MCU通過IDMA總線口可以讀DSP的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，從而判斷DSP的運(yùn)行情況以及檢查程序的算法是否正確。流程圖如圖5所示。
[0031]網(wǎng)管程序模塊，利用C++Builder實(shí)現(xiàn)功能完善的人機(jī)對(duì)話界面，通過PC機(jī)對(duì)0FDM9600調(diào)制解調(diào)器的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
[0032]所述的ADSP2187芯片采用IDMA引導(dǎo)方式，MCU從IDMA 口向片內(nèi)寫程序和數(shù)據(jù)，在地址O寫入前，程序不會(huì)運(yùn)行。FLl和FL2輸出管腳用來對(duì)AD1849進(jìn)行復(fù)位和模式控制，PR)?PF7、FL0、FLAG_IN、FLAG_0UT作為數(shù)據(jù)、數(shù)字通道、載波監(jiān)測(cè)、切換使用，這些管腳與ADM202相連，完成RS232電平轉(zhuǎn)換。DSP原理圖如圖1所示。DSP通過串口 O與AD1849相接，完成編解碼功能，并實(shí)現(xiàn)輸出增益的調(diào)整。串口 O中斷子程序:將復(fù)調(diào)制后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器x_out的數(shù)據(jù)發(fā)送到編解碼器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換；將編解碼器A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器x_in，以便對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，串口 O中斷的速率為AD1849的采樣速率，AD1849每采樣一次數(shù)據(jù)，DSP主程序進(jìn)行一次處理。
[0033]所述AD1849在寫入控制字信息時(shí)采用DCB協(xié)議。
[0034]首先DSP將AD1849的D/C管腳置低電平，控制AD1849進(jìn)入控制模式，接下來DSP通過芯片的串行數(shù)據(jù)輸入管腳寫入DCB = O的控制信息幀，AD1849芯片將在下一幀時(shí)通過串行數(shù)據(jù)輸出管腳輸出AD1849芯片收到的控制信息幀，當(dāng)DSP檢測(cè)到回送信息中DCB = O后向AD1849寫入DCB = I的有效的控制信息，當(dāng)AD1849根據(jù)DSP要求完成內(nèi)部寄存器配置后回饋DCB = I控制信息，DSP通過檢測(cè)DCB = I就能確定信息是否正確寫入，如果信息正確寫入那么外部控制器可以置管腳為高電平控制AD1849進(jìn)入正常音頻編解碼。多路編解碼模塊原理圖如圖2所示，AD1849初始化程序流程圖如圖3所示。
[0035]本具體實(shí)施的原理為:
[0036]由數(shù)據(jù)終端輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)(“I”或“O”)經(jīng)RS232接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后送到DSP，DSP進(jìn)行串并變換、幀同步序列插入及編碼、信號(hào)映射、IDFT后得到多載波調(diào)制(OFDM)已調(diào)信號(hào)的時(shí)域抽樣序列y(n)，取y(n)的實(shí)部，然后通過多通道音頻編解碼器(CODEC)的D/A輸出多載波調(diào)制信號(hào)。接收到的多載波調(diào)制信號(hào)經(jīng)多通道音頻編解碼器(CODEC)的A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并送到DSP，DSP進(jìn)行DFT、信號(hào)逆映射、時(shí)鐘同步、刪除幀同步序列并進(jìn)行解碼、并串變換恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)，經(jīng)RS232接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后送到數(shù)據(jù)終端。
[0037]本具體實(shí)施采用高速DSP以及相應(yīng)的軟件編程，對(duì)雙主機(jī)、雙通道的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)與判斷，當(dāng)某個(gè)主機(jī)或通道出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)觸點(diǎn)軟切換，任何一個(gè)主機(jī)或者通道出現(xiàn)故障時(shí)都不影響正常通信，同時(shí)由于省去了硬件切換電路，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃裕焕肅++Builder實(shí)現(xiàn)功能完善的人機(jī)對(duì)話界面，通過PC機(jī)對(duì)0FDM9600數(shù)字式智能切換調(diào)制解調(diào)器的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，消除了采用撥碼開關(guān)、跳線以及電位器設(shè)置帶來的設(shè)置步驟繁雜、不穩(wěn)定而出現(xiàn)錯(cuò)誤的設(shè)置，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性；本項(xiàng)目針對(duì)電力線載波通道的噪聲大、干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，為了最大限度地提高數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾的能力，同時(shí)有效地提高頻帶的利用率，采用了一種正交多載波調(diào)制與解調(diào)(OFDM)并利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)軟件實(shí)現(xiàn)的方法，實(shí)現(xiàn)了在電力線上4kHz的帶寬內(nèi)信號(hào)傳輸速率達(dá)9600b/s的目標(biāo)。
[0038]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，包括 數(shù)字信號(hào)處理模塊，采用ADSP2187 (40MHz)芯片； 多路編解碼(CODEC)模塊，采用16位串行DSP接口立體聲信號(hào)編解碼器AD1849 ； 接口轉(zhuǎn)換模塊，采用RS232接口轉(zhuǎn)換器； 單片機(jī)(MCU)控制模塊，采用8通道的MCU，內(nèi)含12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADuC831 ； 網(wǎng)管程序模塊，利用C++Builder實(shí)現(xiàn)功能完善的人機(jī)對(duì)話界面，通過PC機(jī)對(duì)0FDM9600調(diào)制解調(diào)器的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述的ADSP2187芯片采用IDMA引導(dǎo)方式，MCU從IDMA 口向片內(nèi)寫程序和數(shù)據(jù)，在地址O寫入前，程序不會(huì)運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于OFDM的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述AD1849在寫入控制字信息時(shí)采用DCB協(xié)議。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104468452SQ201410759270
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月6日
【發(fā)明者】程菊明, 張向群, 孟雷, 王闖, 孟耀偉, 王奎甫, 張江維, 孫剛 申請(qǐng)人:許昌學(xué)院