蘇寧 朱義昆 代雅婷 陳俊

摘要：本次基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)主要分為兩部分展開，其中系統(tǒng)硬件部分主要涉及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)電路的設(shè)計、DSP設(shè)置、儲存器擴展設(shè)計以及電源設(shè)計四個方面，軟件部分主要包括上位機的軟件設(shè)計、數(shù)據(jù)打包方法以及調(diào)制解調(diào)芯片CMX909B設(shè)置幾個部分。

關(guān)鍵詞：VHF;數(shù)據(jù)通信系統(tǒng);電路設(shè)計

前言：

現(xiàn)階段海上通信系統(tǒng)一般包括衛(wèi)星通信、單邊帶以及甚高頻（VHF）幾個部分，其中VHF通信系統(tǒng)憑借自身設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、通信費用低以及帶寬寬等一系列優(yōu)勢特征，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用范圍不斷擴大，其應(yīng)用價值也逐漸凸顯出來。為了深入探究基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)，本文分析如下。

一、基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)

（一）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)電路的設(shè)計

基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計過程中，對于基礎(chǔ)電路的設(shè)計可以分為串口電路的設(shè)計和GMSK電路的設(shè)計兩個部分來實現(xiàn)。其中串口電路的設(shè)計，其核心點在于串口芯片的選型。TL16C550C與TL16C550C1是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)電路設(shè)計中常用的串口芯片類型，由于是異步通信單元基礎(chǔ)上進一步升級的產(chǎn)品，所以其功能比傳統(tǒng)的TL16C450字符模式具有更大的優(yōu)勢。與此同時，在FIF0模式下對串口芯片進行升級，可以在實現(xiàn)對系統(tǒng)接收以及發(fā)送數(shù)據(jù)進行緩沖的基礎(chǔ)上，有效減輕軟件計算負荷。在GMSK電路設(shè)計過程中，確定一條數(shù)據(jù)線與DSP低八位數(shù)據(jù)線相連接，同時在編程寄存器選擇過程中，需要綜合考慮片選信號線CSN和地址線。GMSK電路的設(shè)計中的晶體振蕩器確定4.096MHZ。

（二）DSP設(shè)置

DSP設(shè)置主要包括數(shù)據(jù)線、地址線、控制引腳等幾個部分，按照數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計要求，將控制引腳MSTRB、PS、IS以及DS等輸入到CPLD中以供譯碼使用。與此同時，MP/MC與CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3需要連接雙列直插開關(guān)排，以此來對DSP的運行方式以及時鐘頻率進行控制。設(shè)計過程中，選擇20MHZ作為DSP的晶體振蕩器。在初始化階段，要求MP/MC設(shè)置在MC，也就是處于微計算機狀態(tài)。在分頻（系統(tǒng)運行）模式下，需要額外接入3個LED指示燈，以此來提示程序運行的實際情況[1]。

（三）儲存器擴展設(shè)計

本次基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計，對于儲存器的類型選擇確定為靜態(tài)儲存器，型號為IDT71V416以及閃存Am29LV400B。其中IDT71V416主要作為256K×16的一個靜態(tài)儲存器，其應(yīng)用建立在高性能、高可靠性的CMOS技術(shù)制造基礎(chǔ)之上，因此具備顯著的創(chuàng)新性思路優(yōu)質(zhì)，整體應(yīng)用性價比相對較高，有利于更好地滿足市場對于高速儲存器的實際需求。此外，IDT71V416的全部雙向輸入、輸出端口，均支持與TTL電平實現(xiàn)兼容，即可以在3.3V供電電壓下完成一系列操作。

（四）電源設(shè)計

基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計中，對于電源的設(shè)計相對簡單。綜合考慮數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)工作運行的實際需求，將輸入電壓設(shè)置為5V，提供DSP輸出電壓設(shè)置為1.8V，輸出SDP以及其他芯片供電電壓設(shè)置為3.3V。

二、基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

（一）上位機的軟件設(shè)計

在上位機的軟件應(yīng)用設(shè)計過程中，選用的是《Visual C++/Turbo C串口通信編程實踐》中提到的串口調(diào)試助手來實現(xiàn)。該串口調(diào)試助手主要是專門用來對系統(tǒng)設(shè)計中各個串口程序展開調(diào)試操作的一類工具軟件[2]。其中使用該軟件平臺中的Windows 9X/NT/2003/XP，2.2版本程序，可以將其借助三線制串口調(diào)試方案來實現(xiàn)，并且所有功能均處于界面中，所以整個上位機的功能設(shè)計與應(yīng)用變得更加清晰。此外，該界面內(nèi)還包括串口設(shè)置區(qū)、接受顯示區(qū)以及發(fā)送輸入?yún)^(qū)等。

（二）數(shù)據(jù)打包方法

TL16C550設(shè)置屬于字長8位停止位兩位，其緩沖區(qū)主要是14字節(jié)觸發(fā)，也就是當(dāng)系統(tǒng)接收到14字節(jié)時會自動出現(xiàn)中斷。基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)軟件設(shè)計工作中，數(shù)據(jù)打包格式確定為TQB+TQB+TDB+TSB，數(shù)據(jù)接收格式確定為SFS+RDB。其中TQB主要是指當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)發(fā)送4字節(jié)任務(wù)的情況，TDB指的是系統(tǒng)發(fā)送240bit數(shù)據(jù)塊的任務(wù)形式，TSB指的是系統(tǒng)發(fā)送單字節(jié)的任務(wù)形式，SFS指的是檢測幀同步任務(wù)形式，RDB指的是系統(tǒng)接收240bit數(shù)據(jù)塊的任務(wù)形式。為了保證系統(tǒng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的安全性與高效性，需要在GMX909B數(shù)據(jù)塊的第18個字節(jié)額外設(shè)置有效字節(jié)數(shù)bytecnt550，其他無效字節(jié)均以0作為填充。

（三）調(diào)制解調(diào)芯片CMX909B設(shè)置

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)軟件設(shè)計環(huán)節(jié)，調(diào)制解調(diào)芯片CMX909B設(shè)置非常關(guān)鍵。對于CMX909B的設(shè)置要求通過多個特定的可編程寄存器來實現(xiàn)。由于CMX909B設(shè)置中的Data Buffer屬于一類可讀寫18字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，因此大多被用于系統(tǒng)內(nèi)DSP和CMX909B之間的數(shù)據(jù)信息傳輸。此外，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行任務(wù)與啟動位同步檢測任務(wù)，需要通過設(shè)置Command Register這一方式來實現(xiàn)。并且最終系統(tǒng)的執(zhí)行任務(wù)取決于4bit。

總結(jié)：

綜上所述，基于VHF的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)是一個相對復(fù)雜的過程，綜合考慮數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)用的具體需求，分別從串口傳輸、GMSK調(diào)制設(shè)計，在此基礎(chǔ)上通過VHF電臺發(fā)射，進行確保了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的科學(xué)性。同時，為了進一步提升系統(tǒng)的應(yīng)用穩(wěn)定性，還需要針對高頻干擾等問題作出分析。

參考文獻：

[1]張安安.新一代無線通信仿真系統(tǒng)資源建模和數(shù)據(jù)服務(wù)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2018.

[2]祁曉陽.WiFi無線通信和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機產(chǎn)品與流通，2017 （09）：128.