基于USB總線的可編程信號(hào)模擬器

　在通信、雷達(dá)等數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，信號(hào)模擬器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。模擬器用來(lái)模擬實(shí)際工作過(guò)程中信號(hào)處理系統(tǒng)的各種輸入信號(hào)，從而方便了系統(tǒng)調(diào)試?？梢岳矛F(xiàn)有儀器模擬這些信號(hào)，也可以設(shè)計(jì)專門(mén)的模擬器。這兩種方法各有特點(diǎn)：儀器模擬省去了模擬器的設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程，比較方便;但有時(shí)現(xiàn)有儀器并不能完全滿足系統(tǒng)測(cè)試的要求，另外有些儀器的價(jià)格相當(dāng)昂貴（專用的信道仿真設(shè)備一般在24000到500000美元之間［1］）。因此，在信號(hào)模擬的方法上應(yīng)視實(shí)際情況而定：對(duì)于ADC這樣輸入信號(hào)比較簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以利用任意波形發(fā)生器這些測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試;而對(duì)需要多輸入或輸入信號(hào)種類比較多的系統(tǒng)一般需要設(shè)計(jì)專用的模擬器。一般來(lái)說(shuō)，能用容易得到儀器完成的信號(hào)模擬不需要設(shè)計(jì)專用模擬器。
　　近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP、FPGA的性能得到很大提高的同時(shí)，其價(jià)格也在下降。因而，使DSP、FPGA得到了廣泛的應(yīng)用。另外，支持即插即用的USB總線技術(shù)，可以方便地完成與計(jì)算機(jī)的連接。本文利用DSP、FPGA完成了一個(gè)基于USB總線的可編程信號(hào)模擬器， 該模擬器可以應(yīng)用到雷達(dá)、通信等領(lǐng)域，尤其是無(wú)線個(gè)人網(wǎng)（WPAN）方面。
　　本文首先介紹模擬器所能完成的功能;接下來(lái)將對(duì)該模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹;在第三部分，詳細(xì)介紹各部分硬件的功能;在第四部分，介紹各部分軟件結(jié)構(gòu);最后各該模擬系統(tǒng)的性能指標(biāo)，以及模擬WPAN信號(hào)的方法。
　　1 模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能
　　本模擬器的核心處理芯片采用TI的TMS320VC5402，該芯片是一款性價(jià)比較高的16bits定點(diǎn)DSP處理器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　該模擬器由4個(gè)外部接口：USB接口、雙路模擬輸出接口、數(shù)字量輸出接口、用戶可編程輸出接口等。其中USB接口負(fù)責(zé)模擬器與計(jì)算機(jī)之間的通信，接收PC發(fā)送來(lái)的命令，向PC發(fā)送模擬器狀態(tài)等;雙路模擬/數(shù)字量輸出接口以不同的方式將模擬結(jié)果送出系統(tǒng);用戶可根據(jù)自己的需要編程產(chǎn)生一些自定義數(shù)字量/PWM等信號(hào)經(jīng)過(guò)用戶可編程接口輸出。該模擬器可以由PC機(jī)控制，產(chǎn)生I/Q兩路信號(hào)進(jìn)行模擬和數(shù)字量輸出。預(yù)留有用戶可編程接口，方便用戶和其它系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫連接，如：RF模塊等。