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| 用DSP控制AD9854实现跳频通信 |
| A Design of Frequency Hopping with AD9854 Controlled by DSP |
| ■ 西安电子科技大学通信工程学院 张玉梅 陈健 傅丰林 |
跳频通信是扩频通信的主要方式之一，它采用了信号载波频率依照某一特定伪随机序列不断跳变的工作方式，因而具有较强的抗干扰性。为了适应高速数据传输并有效地抑制干扰，要求系统有较高的跳频速率及达到稳定的时间尽可能地短。因此跳频速率是决定整个跳频系统性能的重要参数，其主要取决于对跳频系统中频率合成器的选择，这是系统设计的关键问题。直接数字频率合成器（DDS），具有频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续和全数字化、可编程、便于集成等优点，应用在跳频系统中，必将大大提高整个系统的性能。
AD9854概述
AD9854是AD公司采用先进的DDS技术生产的具有高集成度的电路器件, 它内部集成了４８Ｂｉｔ频率累加器、４８Ｂｉｔ相位累加器、正余弦波形表、１２位正交数模转换器以及调制和控制电路
,能够在单片上完成频率调制、相位调制、幅度调制以及ＩＱ正交调制等多种功能。在高稳定度时钟的驱动下, AD9854将产生一高稳定的频率、相位、幅度可编程的正弦和余弦信号
,作为本振用于通信、雷达等方面。AD9854的 DDS核具有 48bit的频率分辨率,相位截断 1 7bit保证了优良的无杂散动态比
(SFDR)指标。同时, AD9854内部还含有可编程控制的时钟乘法器 , 这可以使用户采用相对较低频率的振荡器通过乘法电路实现从
4到 2 0的整数倍频成为系统时钟信号，其内部时钟速率最大可达３００ＭＨz。
TMS320VC5402的主要特性
TMS320VC5402是TI公司近年推出的性价比较高的定点数字信号处理器 ,其主要特点有 :
1 )操作速率达1 0 0MIPS ;
图1 AD9854与DSP硬件接口电路(略)
图2 程序的主流程图(略)
2 )具有先进的多总线结构 (1条程序总线、3条数据总线和 4条地址总线 ) ;
3 ) 40位算术逻辑运算单元 (ALU) ,包括 1个 40位桶形移位寄存器和 2个独立的 40位累加器 ;
4) 17位 17位并行乘法器与 40位专用加法器相连,用于非流水式单周期乘法 /累加 (MAC)运算 ;
5)双地址生成器 ,包括 8个辅助寄存器和 2个辅助寄存器算术运算单元 (ARAU) ;
6)数据 /程序寻址空间 1Ｍ 1 6bit,内存 4Ｋ 1 6bitROM和 1 6Ｋ 1 6bit双存取RAM ;
7)内置可编程等待状态发生器、锁相环 (PLL)时钟发生器、2个多通道缓冲串行口、1个 8位并行与外部处理器通信的HPI口、2个 1
6位定时器以及 6通道DMA控制器 ;
8)低功耗 ,工作电源 3 . 3Ｖ和1 .8Ｖ(内核 ) 。
跳频通信系统设计方案
在设计过程中，由于芯片TMS320VC5402和AD9854都是3.3V供电，所以可以直接将二者的数据线相连。AD9854采用的是并行数据输入方式，没有片选信号，所以用DSP的I/O设备选通信号IOSTRB与读写信号一起控制对AD9854的数据传输。由于DSP的读写管脚复用，当该管脚为高时，通过非门输出低电平与IOSTRB相或之后选通AD9854的读信号；该管脚为低时，则直接与IOSTRB相或之后选通AD9854的写信号。AD9854的UPDATE信号可由DSP的XF管脚产生，也可单独由CPLD产生。在该方案中，
DSP负责完成对数据RS码的编码、交织以及产生跳频码的功能。交织后?quot;1"、"0"数据直接送到AD9854的29引脚，FSK便可由芯片自动实现。具体过程为：DSP预先产生下两个要跳变的频率控制字FTW1,FTW2，它们分别为要跳变的中频载波频率控制字与基带FSK调制后相应的频率控制字之和，即将FSK调制与混频结合在一起。跳变的中频载波频率控制字可直接由DSP存储器中的跳频图案表获得，两种中频信号的频率控制字FTW1、FTW2经由DSP算出后，输入到DSP的两个可编程频率寄存器中，当需要载波跳变时，输入更新的时钟信号，即可完成频率的切换。此时输出的频率由29引脚的输入"0"、"1"数荩贔TW1,FTW2中选择跳变，而完成FSK调制，实现了跳频功能。
系统软件编程
程序的流程图如图2所示，首先DSP进行初始化设计，确定其工作状态，然后再对DDS进行初始化，最后输入控制字和频率字。
AD9854的工作过程
(1). 要保证上电后复位，Master RESET高有效，至少持续10个系统时钟周期。
(2). 选择参考信号输入方式，若采用单端输入方式，REFCLKB应接电源或地。若采用多片9854产生多个相位相互关联的正弦波，则应该选用差分输入模式，这样可以减小各个DDS参考时钟间的相位误差。我们选择的是单端输入模式。
选择数据输入方式，对S/P SELECT管脚置1为并行，置0为串行，我们选择的是并行输入方式。
数据在WR信号及UPDATE信号控制下从并行输入口写入48位并行寄存器。
AD9854工作过程中需要注意的几个问题
（1） 正确使用UPDATE信号
在AD9854工作过程中，UPDATE信号起着非常重要的作用。从5402送来的数据先存储在I/O缓存中，在UPDATE信号的上升沿数据才送入DDS核心。UPDATE信号也是DDS正常工作的一个标志，上电复位后，该脚应该有一个周期性（8个系统时钟周期）脉冲信号输出。为了控制UPDATE信号的发生时刻，最好使用外部模式。当转换成外部模式后，该脚的输出信号消失，变成输入端。
(2) 正确接入参考信号
要注意参考信号要求有1.6V的直流电平，可采用分压的方法得到，具体电路见图1。对于信号单端输入方式， REFCLKB管脚接电源或地；对于差分输入方式，输入端信号可以是方波或正弦波，直流电平大约为1.6V，峰峰值大于0.4V。
(3) 要避开杂散较大的输出点
对于杂散信号很大又离主频很近的点，如靠近 c/3、 c/4、 c/5……的频点，在实际中是很难去除的，要尽量避免输出这些点。
(4) 要注意AD9854的工作温度
AD9854的工作温度如果偏高很容易被烧坏。为了降低功耗， 最好将反辛格滤波器旁路掉，尤其AD9854工作在高频时。对于没有用到的功能模块，就在控制字中把它们屏蔽掉，可通过把控制寄存器地址1d
h上的相应位置高来实现。
结束语
本文介绍了利用DSP芯片TMS320VC5402控制DDS芯片AD9854来实现高速跳频。实验表明，AD9854具有分辨率高，转换速度快，体积小，系统工作稳定，使用方便等特点,
通过DSP的控制，可以显著提高跳频速率和系统的可靠性。
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