通信原理实验平台研究与运用

第第页通信原理实验平台研究与运用1试验平台的特点

开放性设计平台具有通用性强、功能强大等优点,传统验证性试验箱具有本钱低、性能稳定等优点,试验平台综合了两者的优点,详细特点如下。(1)通用性强,用处广泛。试验平台支持硬件电路及软件系统设计,同时满意开设传统电子电路试验及基于FPGA的大型综合设计性试验的要求。目前,该试验平台主要应用在通信原理、数字系统设计、数字电子设计、模拟电子设计等课程的试验教学中。同时,还广泛应用在同学课外创新实践活动中。(2)系统功能强大,支持二次开发。FPGA子板规律资源丰富,扩展接口众多,核心芯片全面支持NiosII处理器,不仅满意当前综合设计性试验的要求,而且基于FPGA的开放性可对试验平台进行二次开发,满意新技术、新试验的要求。(3)本钱低,易于维护及升级。首先,当前商品化的通信试验平台价格昂贵,基本在万元价格,而该试验平台的本钱也许为600元左右,大大节省了试验经费。其次,该试验平台的面板结构采纳母板和子板相结合的形式,当核心处理芯片损坏或者需要升级换代时只需更换子板即可,避开了传统试验箱更换微处理器必需更换整个试验箱的弊病。(4)性能稳定,平安牢靠,便于携带。试验平台采纳220V标准电源供电,且配备箱式外壳,在试验室资源配置紧急时,同学可携带试验平台回宿舍等地实施试验,敏捷便利。该试验平台已在本院试验教学中使用多年,故障率低,无平安事故发生。

2试验平台的应用案例

基于该试验平台设计了众多通信相关综合设计性试验,如“扩频通信收发系统设计”[12]、“DPSK调制解调系统设计”、“HDB3线路编译码系统设计”、“(7,4)汉明码编译码传输系统设计”等。基于扩频通信在移动通信中的重要地位,近年来常以“扩频通信收发系统设计”作为通信原理的课程设计题目。该试验不仅掩盖了通信原理众多重要的基础学问点,而且重在熬炼同学的电路分析设计及硬件系统软件化设计等有用的工程应用力量,是基于该试验平台典型的应用案例。下面以该试验为例,讲解并描述试验的设计以及试验平台在试验过程中的.应用。

2.1扩频通信收发系统设计

“扩频通信收发系统设计”试验的功能及实现要求如下(见图4):在试验平台上设计实现扩频通信收发系统,发送端将多路信息源信号复接后通过扩频调制、DPSK数字调制处理后发送出去,接收端从接收信号中精确提取位时钟信号和帧同步信号,经过扩频解调并拆分出多路信号,还原出与发送端信息源全都的数字信号。试验要求DPSK解调在试验平台母板上以硬件的方式实现,发送端以及接收端中的数字信号处理部分功能采纳软件设计并分别固化到FPGA子板的收发子系统上,最终通过整机联调完成试验任务。

2.2试验平台在扩频通信收发系统设计试验中的应用及效果

试验的基本流程如图5所示。在试验预备阶段,给同学发放试验指导书及供应试验平台,同学通过查阅相关资料,熟识软硬件平台并依据试验要求确定可行的试验〔方案〕。在试验设计阶段,强调同学的自主创新设计及试验动手力量熬炼。同学在ALTERA公司供应的QUARTUSII设计平台上,应用原理图的方法或者采纳VHDL等硬件描述语言按试验要求编程设计扩频通信收发系统发送端及接收端的信号处理部分功能,或者利用MATLAB中供应的动态系统模拟、交互式仿真分析软件Simulink对扩频通信收发系统进行建模设计。软件设计完毕并仿真通过后,通过FPGA子板上的JTAG接口把设计程序下载到试验平台的收发子系统中,协作BPSK解调电路及自行设计的归零码电路进行软硬件综合调试以验证整个扩频通信收发系统是否满意试验要求。调试完毕后,通过FPGA子板上的AS接口固化设计程序。在试验验收阶段,实行现场实物验收方法,验收通过后撰写相关试验报告,试验完毕。“扩频通信收发系统设计”作为通信原理的课程设计题目实施多年,教学效果显着。同学普遍反映,该试验平台性能稳定,接口齐全,使用便利;利用该试验平台完成“扩频通信收发系统设计”试验的过程中,不仅系统地把握了扩频通信相关学问和FPGA设计技术,学习了电路设计、故障定位及排查的方法,而且培育了发觉问题、解决问题和综合运用学问的力量,提高了创新设计及试验动手力量。

3结语

为国家卓越工程师培育背景下的通信原理试验课教学改革供应硬件支持,采纳ALTERA公司CY-CLONEII系列的芯片研制了基于FPGA的通信原理试验平台。该试验平台涵盖了传统电子电路设计及基于FPGA技术的硬件系统软件化设计内容,充分表达了综合性和设计性的思想,广泛应用在试验教学及同学课外创新实践中。在试验教学方面,该试验平台作为本校电子与信息学院通信原理的课程设计硬件平台实施了三年,作为自动化学院数字电子技术的课程设计应用平台实施了两年,得到老师和同学的全都好评,收到良好的教学效果。在同学课外创新实践方面,该试验平台作为高校生电子设计竞赛、国家高校生创新试验项目以及校级创新项目的支持平台获得了包括2022年全国高校生电子设计竞赛国家二等奖2项,广东省一等奖3项,华南理工高校SRP创新项目开展1项。实践证明,该试验平台具有通用性强、功能强大、性能稳定