FSO ( Free space optical)是指在兩個(gè)或多個(gè)終端之間,，利用在空間傳輸?shù)募す馐?為信息載體實(shí)現(xiàn)通信,，它包括深空,、同步軌道,、低軌道,、中軌道衛(wèi)星之間、地面與衛(wèi)星之間的激光通信,，是一種無(wú)需光纖進(jìn)行通信的光通信方式,，結(jié)合了無(wú)線通信和光纖通信的優(yōu)點(diǎn)， 是現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的補(bǔ)充和拓展.具有頻帶寬,，速率高,，容量大，架設(shè)靈活便捷,，適用于 任何通信協(xié)議,，頻譜資源豐富，傳輸保密性好,，小型化等特點(diǎn),。其應(yīng)用場(chǎng)合一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)在于光收發(fā)端機(jī)的研制。采用何種調(diào)制技術(shù)是其中最為核心的問題,。同OOK等其他調(diào)制技術(shù)相比,，光PPM(Pulse Position Modulation)調(diào)制具有低的平均功率和較高的峰值功率，兼?zhèn)浒踩[蔽和信噪比高的特性,，結(jié)合考慮其應(yīng)用場(chǎng)合,，PPM調(diào)制技術(shù)在FSO系統(tǒng)中被廣泛采用。另外PPM在水下通信,、光弧子通信和光纖的長(zhǎng)途或多用戶通信中也有良好的應(yīng)用前景,，它的應(yīng)用具有重要的國(guó)防和商用意義。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)PPM調(diào)制技術(shù)已經(jīng)有了比較深入的研究,，國(guó)外已經(jīng)將該技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中,，并取得了性能良好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位 從事這一領(lǐng)域的研究,，在調(diào)制發(fā)射應(yīng)用方面,，以前用接口卡、單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),，這些方法要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、要么調(diào)制速率跟不上，實(shí)用性差,。隨著高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP的出現(xiàn)及廣泛應(yīng)用,，這些問題都可以解決,。
本文根據(jù)PPM調(diào)制信號(hào)的特點(diǎn)和DSP技術(shù)，提出了一種用DSP實(shí)現(xiàn) 256PPM調(diào)制的方案,，包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，適合于任意時(shí)隙數(shù)和任意脈沖寬度的PPM,。
1.PPM調(diào)制信號(hào)
PPM調(diào)制采用光脈沖作為載波,，信源的信息控制脈沖的位置。PPM信號(hào)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
2. PPM 調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
2.1 硬件設(shè)計(jì)
PPM 硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2 所示,。
設(shè)計(jì)一個(gè)DSP最小系統(tǒng)外加用于程序存儲(chǔ)的FLASH即可實(shí)現(xiàn)PPM的調(diào)制。
DSP芯片采用
TMS320C5410,，內(nèi)部
RAM空間較大 ,，一般應(yīng)用不需要外擴(kuò) RAM,工作時(shí)鐘為100MHz，六級(jí)流水,，為通用高速低功耗數(shù)字信號(hào)處理芯片,，外設(shè)（I/O）工作電壓為3.3V,核工作電壓為2.5V,地為數(shù)字地。電源電路采用電源芯片TPS73HD325,典型輸入電壓為＋5V,，為VC5410提供＋3.3V 和＋2.5V電源輸出,，在TI網(wǎng)站上可查閱到TPS73HD325具體電路連接，同時(shí)也可提供復(fù)位,。JTAG 口要注意接一些上拉電阻,，以便能連接得上仿真器，還要注意DSP一些沒用到的引腳也要接 上拉電阻,。外接FLASH的作用是將PPM調(diào)制代碼裝入其中,，脫離仿真器和PC，給系統(tǒng)單獨(dú)上電,， 也能實(shí)現(xiàn)PPM調(diào)制,。FLASH采用SST39VF400，其使用方法可參考TI上有關(guān)SST39VF400的使用手 冊(cè),。限于篇幅,，這里不多做介紹。最后在DSP的XF腳接上一個(gè)LED作為調(diào)制信號(hào)的輸出指示,。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為256PPM,，發(fā)送一節(jié)信息，包括5個(gè)同步頭,，60個(gè)信息,，信息值為65。激光 脈沖重復(fù)頻率為50Hz ,，要求相鄰兩脈沖間隔大于20ms ,，這里設(shè)時(shí)隙間隔為40μ s ,，保護(hù)時(shí)隙數(shù)設(shè)為512，符合要求,。利用DSP定時(shí)器產(chǎn)生40μ s 的定時(shí)，這樣可以得到準(zhǔn)確的40μ s 脈 沖寬度,。首先定義幾個(gè)計(jì)數(shù)器,。同步頭間隔設(shè)為512，用t0計(jì)數(shù),；同步頭個(gè)數(shù)設(shè)為5,，用t1 計(jì)數(shù)；t2表示信息與保護(hù)時(shí)隙512相加的值,；信息個(gè)數(shù)設(shè)為60,，用t3表示。其軟件流程圖包括主程序流程圖和中斷服務(wù)程序流程圖,。中斷服務(wù)程序流程如圖3所示,。
主程序流程圖中包括初始化t0,t1,t3，定義t3個(gè)要發(fā)送的信息,，設(shè)置定時(shí)中斷40μ s ,，開中斷，等待中斷,。定時(shí)時(shí)間到,，進(jìn)入中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序,。
圖3 中斷服務(wù)程序流程圖
3 試驗(yàn)結(jié)果
用數(shù)字示波器觀測(cè)到的256PPM 調(diào)制試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示,。每格代表10ms ，大約為256 個(gè)時(shí)隙寬度,。圖中,，第一和第二條線為同步時(shí)隙，間隔512× 40μ s = 20.48ms ,，大約為兩 格,，與理論想相符；后三條為信息時(shí)隙,，都與前一條間隔相等,，兩格多，也與理論上信息時(shí)隙應(yīng)出現(xiàn)的間隔(512 + 65)× 40μ s 一致,。
在PPM信號(hào)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,，搭建了硬件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，同時(shí)在
CCS2.0環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)了調(diào)制,， 試驗(yàn)結(jié)果與理論相符合,，已成功用于筆者所從事的PPM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)于調(diào)制部分的 實(shí)現(xiàn)上,。創(chuàng)新點(diǎn)：提出了一種用DSP實(shí)現(xiàn)256PPM調(diào)制的方案，包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),，簡(jiǎn)單實(shí)用,，適合于任意時(shí)隙數(shù)和任意脈沖寬度的PPM調(diào)制。
