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基于USB总线的可编程信号模拟器
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2017-10-30
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在通信、雷达等数字信号处理系统的设计中，信号模拟器发挥着至关重要的作用。模拟器用来模拟实际工作过程中信号处理系统的各种输入信号，从而方便了系统调试。可以利用现有仪器模拟这些信号，也可以设计专门的模拟器。这两种方法各有特点：仪器模拟省去了模拟器的设计和调试过程，比较方便;但有时现有仪器并不能完全满足系统测试的要求，另外有些仪器的价格相当昂贵（专用的信道仿真设备一般在24000到500000美元之间［1］）。因此，在信号模拟的方法上应视实际情况而定：对于ADC这样输入信号比较简单的的系统，可以利用任意波形发生器这些测试仪器进行测试;而对需要多输入或输入信号种类比较多的系统一般需要设计专用的模拟器。一般来说，能用容易得到仪器完成的信号模拟不需要设计专用模拟器。
近年来，随着电子技术的飞速发展，DSP、FPGA的性能得到很大提高的同时，其价格也在下降。因而，使DSP、FPGA得到了广泛的应用。另外，支持即插即用的USB总线技术，可以方便地完成与计算机的连接。本文利用DSP、FPGA完成了一个基于USB总线的可编程信号模拟器， 该模拟器可以应用到雷达、通信等领域，尤其是无线个人网（WPAN）方面。
本文首先介绍模拟器所能完成的功能;接下来将对该模拟器的系统结构进行介绍;在第三部分，详细介绍各部分硬件的功能;在第四部分，介绍各部分软件结构;最后各该模拟系统的性能指标，以及模拟WPAN信号的方法。
1 模拟器的系统结构和功能
本模拟器的核心处理芯片采用TI的TMS320VC5402，该芯片是一款性价比较高的16bits定点DSP处理器。系统结构如图1所示。
该模拟器由4个外部接口：USB接口、双路模拟输出接口、数字量输出接口、用户可编程输出接口等。其中USB接口负责模拟器与计算机之间的通信，接收PC发送来的命令，向PC发送模拟器状态等;双路模拟/数字量输出接口以不同的方式将模拟结果送出系统;用户可根据自己的需要编程产生一些自定义数字量/PWM等信号经过用户可编程接口输出。该模拟器可以由PC机控制，产生I/Q两路信号进行模拟和数字量输出。预留有用户可编程接口，方便用户和其它系统进行无缝连接，如：RF模块等。
近年来，随着电子技术的飞速发展，DSP、FPGA的性能得到很大提高的同时，其价格也在下降。因而，使DSP、FPGA得到了广泛的应用。另外，支持即插即用的USB总线技术，可以方便地完成与计算机的连接。本文利用DSP、FPGA完成了一个基于USB总线的可编程信号模拟器， 该模拟器可以应用到雷达、通信等领域，尤其是无线个人网（WPAN）方面。
本文首先介绍模拟器所能完成的功能;接下来将对该模拟器的系统结构进行介绍;在第三部分，详细介绍各部分硬件的功能;在第四部分，介绍各部分软件结构;最后各该模拟系统的性能指标，以及模拟WPAN信号的方法。
1 模拟器的系统结构和功能
本模拟器的核心处理芯片采用TI的TMS320VC5402，该芯片是一款性价比较高的16bits定点DSP处理器。系统结构如图1所示。
该模拟器由4个外部接口：USB接口、双路模拟输出接口、数字量输出接口、用户可编程输出接口等。其中USB接口负责模拟器与计算机之间的通信，接收PC发送来的命令，向PC发送模拟器状态等;双路模拟/数字量输出接口以不同的方式将模拟结果送出系统;用户可根据自己的需要编程产生一些自定义数字量/PWM等信号经过用户可编程接口输出。该模拟器可以由PC机控制，产生I/Q两路信号进行模拟和数字量输出。预留有用户可编程接口，方便用户和其它系统进行无缝连接，如：RF模块等。
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