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本文主要是關(guān)于sc2001的相關(guān)介紹，并著重對sc2001的電路及其參數(shù)進行了詳盡的闡述。
sc2001
ASTRA SC2001是一個功能很強的可編程擴頻（直擴）處理芯片，它主要由發(fā)射單元和接收單元兩部分組成，其內(nèi)部邏輯如圖1所示。其中發(fā)射單元主要由數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元、擴頻單元、升余弦濾波器（完成波形成形及8倍過采樣功能）、保持功能單元（零階插值濾波器）、電平控制單元、數(shù)字上變頻及調(diào)制器組成；接收單元則由增益控制單元、數(shù)字下變頻器、抽取濾波器、接收升余弦濾波器（含8倍抽取功能），早、中、晚（延遲）相關(guān)器、接收PN碼產(chǎn)生器和噪聲估計器等組成。另外，SC2001內(nèi)部還有接收、發(fā)送時鐘產(chǎn)生單元。
sc2001電源芯片參數(shù)
ASTRA SC2001的主要特點如下：
●具有完全可編程的PN碼序列，位數(shù)多達1023位，可獲得最高30dB的擴頻增益；
●所有的控制參數(shù)均可由片內(nèi)的41個寄存器（不包擴存儲PN碼的寄存器）通過軟件編程的方法進行設(shè)置；
●可完成多種調(diào)制和解調(diào)方式，如BPSK、QP-SK、QPN、OQPN、OQPSK及差分DBPSK、DQPSK、DQPN、DOQPN、DoQPSK的調(diào)制和解調(diào)等；
●在47MHz的工作時鐘及非CDMA工作模式下，數(shù)據(jù)速率最高可達11．75Mbits／s；
●具有片內(nèi)可編程的抽樣頻率及載波頻率；
●可為片外處理器及同步／解調(diào)器提供方便靈活的32比特接口；
●可提供同步CDMA、異步CDMA及非CDMA等多種工作方式；
●為CMOS全數(shù)字直接擴頻收發(fā)機，采用3.3V工作電壓，功耗很低；
●采用100腳PQlP封裝形式。
3 基于SC2001的直擴系統(tǒng)
sc2001電源芯片電路圖
1 概述
隨著CDMA技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，直接序列擴頻技術(shù)（簡稱直擴技術(shù)）越來越被人們所熟悉。直擴技術(shù)也因具有抗干擾和抗多徑能力強、保密性好、易于組網(wǎng)等諸多獨特的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。本文所介紹的ASTRA（Advanced Spread Spectrum Transceiver ASIC）芯片SC2001就是基于直擴技術(shù)的具有高擴頻處理增益的新一代專用集成芯片。ASTRA SC2001是比利時SIRIUS公司開發(fā)研制的直擴芯片。該器件在單個芯片上集成了收、發(fā)模塊，可以工作在CDMA及非CDMA兩種模式，其PN碼最長可達1023位（可獲得高達30dB的擴頻處理增益）。由于SC2001的集成度高，故可以完成全雙工直擴收發(fā)機物理層的所有功能，并具有較高的吞吐率。因此，可在衛(wèi)星、導航、測距移動通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
ASTRA SC2001可提供導頻信道（Pilot channel）和業(yè)務(wù)信道（Traffic channel）兩條信道。每條信道分別由同相支路（i支路）和正交支路（q支路）組成。信號由DSP以每組32比特的數(shù)據(jù)塊發(fā)至ASTRASC2001。到達的數(shù)據(jù)首先將根據(jù)不同的調(diào)制形式被轉(zhuǎn)換成不同的數(shù)據(jù)格式（如BPSK調(diào)制，32比特數(shù)據(jù)分配到每條信道的i支路；而對于QPSK調(diào)制，數(shù)據(jù)則平均分配到每條信道的i、q支路），接著在擴頻單元完成直接序列擴頻，然后再經(jīng)過升余弦濾波器形 成波形，并將抽樣頻率提高至原來的8倍。接下來，再經(jīng)過零階插值使抽樣頻率提高至H倍（內(nèi)插因子H可編程，取值在1到1023之間），這樣，總的抽樣率將被提升至原抽樣率的8 X H倍，以濾除DAC輸出信號中的鏡相頻率，并使上變頻器輸入信號的抽樣率和中頻載波的時鐘同步。最后，數(shù)據(jù)再經(jīng)過電平控制、數(shù)字上變頻及調(diào)制后輸出至寄存器DAC-DATA（8位）中，輸出為中頻信號。另外，ASTRASC2001還提供了擴頻基帶信號輸出方式，即輸入信號只經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換及擴頻就被輸出至寄存器DAC-DATA中，這樣利用片外的相關(guān)單元（主要是波形成形、上變頻及調(diào)制）就可將信號處理為中頻信號，從而提高ASTRA SC2001的使用靈活性，以滿足特殊用戶的需要。
在接收端，數(shù)據(jù)由寄存器ADC-DATA（8位）輸入，經(jīng)過增益控制、數(shù)字下變頻后進入抽取濾波器（抽取因子D可編程，取值在1到1023之間），然后信號被送入接收升余弦濾波器。這樣，從濾波器出來的信號即是抽樣率已恢復至原有抽樣率的擴頻基帶信號（降低抽樣率的目的是為了減少多余的數(shù)據(jù)以提高計算效率）。最后，將信號與本地產(chǎn)生的PN碼進行相關(guān)處理，即可完成信號的同步及解擴。值得注意的是：ASTRA SC2001的接收單元提供了七個 滑動相關(guān)器來完成早、中、晚（延遲）相關(guān)數(shù)據(jù)的計算。同時結(jié)合DSP編程可以靈活地完成信號的捕獲、跟蹤及恢復。但用此種方法完成同步工作相對較慢。用戶如想獲得快速同步，可以采用片外FPGA器件構(gòu)成匹配濾波器。這種方法最快可以在一個碼元的時間內(nèi)完成同步。
結(jié)合ASTRA SC2001的特點，筆者以TI公司的數(shù)字信號處理芯片TMS320C31和ASTRA SC2001為核心設(shè)計了一個長碼擴頻系統(tǒng)。其原理如圖2所示。該系統(tǒng)首先將DSP進行系統(tǒng)擴展，并用EPROM及RAM擴展DSP的存儲空間，用數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成DSP的前向及后向通道。然后，根據(jù)ASTRASC2001的接口時序及TMS320C31的讀寫時序設(shè)計二者之間的接口電路，具體電路如圖3所示。系統(tǒng)中器件的選擇可根據(jù)數(shù)字信號處理器TMS320C31和ASTRA SC2001的工作頻率及工作特點而定。本系統(tǒng)中，TMS320C31的工作頻率是40MHz，EPROM用的是四片TMS27PC512-15（64k X 8），RAM用的是八片CY7C194-15（64k X 4）。根據(jù)ASTRA SC2001的特點，選用的數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別是AD7821和AD7826，它們都是八位并行輸入。ASTRA SC2001的寄存器都有各自的12位地址，所以DSP對ASTRASC2001的讀寫操作相當于對外部存儲器的操作。數(shù)據(jù)和控制信號均由C31通過32比特數(shù)據(jù)總線及12位地址總線傳給ASTRA SC2001。在接口電路中，CS為片選信號，當其為低電平時，ASTRA SC2001進入讀／寫工作模式。當CS為高電平時，數(shù)據(jù)及地址總線上的信號無效。寫使能信號WE用于選擇是讀周期還是寫周期。當為寫周期時，CS為低電平，且WE為高電平，12位地址信號及32位數(shù)據(jù)信號在DSP-STROBE信號的上升沿被ASTRA SC2001鎖定，然后被讀人ASTRA SC2001的內(nèi)部寄存器并進行處理。ASTRA SC2001一般通過中斷請求輸入數(shù)據(jù)，即每隔32個碼元周期（單信道BPSK調(diào)制）或16個碼元周期（單信道QPSK調(diào)制）向TMS320C31發(fā)送一次請求信號DATA-RQ，并由該信號通過接口電路產(chǎn)生中斷請求INTO。此時，TMS320C31可通過調(diào)用相應(yīng)的發(fā)送中斷服務(wù)程序來將32比特數(shù)據(jù)寫入ASTRASC2001。在讀周期時，CS為低電平，WE也為低電平。ASTRA SC2001每經(jīng)過一個碼元時間，就會產(chǎn)生一個DATA-RDY信號（表明相關(guān)數(shù)據(jù)已準備好）， 并由該信號通過接口電路產(chǎn)生中斷請求INTl。此時，TMS320C31可通過調(diào)用相應(yīng)的接收中斷服務(wù)程序?qū)?shù)據(jù)取走，從而完成TMS320C31與ASTRASC2001之間的數(shù)據(jù)傳送。
3. 2軟件設(shè)計原理及程序設(shè)計框圖
對ASTRA SC2001的控制可通過ASTRA SC2001和TMS320C31之間的接口來完成。本系統(tǒng)中的TMS320C31一般運行在微計算機／引導裝載程序狀態(tài)。當TMS320C31復位后，通過程序引導裝載功能可將EPROM中的程序裝載到RAM中運行，以降低系統(tǒng)成本、方便系統(tǒng)設(shè)計。接著，TMS320C31通過預(yù)先設(shè)計的程序?qū)STRA SC2001進行初始化。其中包 括向ASTRA SC2001的寄存器T-CDMA-C及R-CDMA-C中寫入發(fā)送和接收PN碼序列；向T-SEL-PSK及R-SEL-PSK發(fā)送控制字可以決定發(fā)送和接收的調(diào)制方式；而通過向T-CLK-NCO及R-CLK-NCO發(fā)送控制字則可決定系統(tǒng)發(fā)送和接收的工作頻率等。在對所需寄存器進行設(shè)置以完成對ASTRA SC2001的初始化后，TMS320C31將啟動數(shù)模及模數(shù)變換器，同時啟動ASTRA SC2001并使它們保持同步。這樣，整個系統(tǒng)便進入了工作狀態(tài)。圖4所示是其程序框圖。圖中，中斷仲裁單元負責解決INT0及INTl兩個中斷同時發(fā)生時所產(chǎn)生的沖突。因為ASTRA SC2001對解擴后的數(shù)據(jù)可以暫存在片內(nèi)寄存器中，而不必馬上取走。所以，在仲裁單元中應(yīng)賦予發(fā)送中斷請求更高的優(yōu)先級。
4 結(jié)論
ASTRA SC2001是近年來少有的高集成度且功能非常強大的擴頻芯片，由其構(gòu)成的系統(tǒng)可獲得很高的擴頻處理增益，并可大大簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計。因此，在通信領(lǐng)域，特別是在W-CDMA和衛(wèi)星通信等系統(tǒng)中，ASTRA SC2001會有很好的應(yīng)用前景。
結(jié)語
關(guān)于sc2001的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
工商網(wǎng)監(jiān)
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