CN202495927U - 一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统 - Google Patents
一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202495927U CN202495927U CN2012201369429U CN201220136942U CN202495927U CN 202495927 U CN202495927 U CN 202495927U CN 2012201369429 U CN2012201369429 U CN 2012201369429U CN 201220136942 U CN201220136942 U CN 201220136942U CN 202495927 U CN202495927 U CN 202495927U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cpld
- dsp
- wireless communication
- communication system
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 20
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 2
- 101000840457 Homo sapiens Peptidyl-tRNA hydrolase ICT1, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- 102100029221 Peptidyl-tRNA hydrolase ICT1, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transceivers (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统，它包括电源模块、信号预处理部分、DSP处理器部分、CPLD处理器部分、通信接口单元和功率放大模块部分，其特征在于所述的数字信号处理平台处理器为DSP-TMS320F28335芯片和CPLD-EPM1270T144C5N芯片结构，所述系统的通信方式采用了2DPSK数字基带信号的调制与解调，其中：DSP为核心处理器，完成算法软件的运行，与CPLD协同实现数据的数字调制和软件数字解调，该实用新型采用了先进的DSP技术和CPLD技术为感应无线通信系统开发提出了一种全新的解决方案，为以后工业通信系统开发提供了借鉴。
Description
技术领域
[本实用新型涉及一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统，尤指一种用于焦炉自动控制系统和其他控制系统中移动机车与中央控制室的通信系统，该系统是基于TI(德州仪器）公司提供的DSP（数字信号处理器）平台TMS320F28335上开发的感应无线通信装置，包括地面通信装置和车上通信装置。
背景技术
1.感应无线通信技术简介
感应无线技术是为了适应移动机车自动化在20世纪80年代初在世界上（主要是日本）发展起来的一种工业应用技术，具有很高的可靠性和抗干扰能力。其主要包括移动机车位置检测和机车与地面的通信。应用该技术的感应无线通信系统主要由通信装置（1）、编码电缆（2）、天线箱（3）等部分构成，如图1所示。通信装置（1）完成将上位机发送来的数据调制后送给编码电缆（2）或者天线箱（3）。编码电缆（2）或者天线箱（3）再将载波信号以感应无线方式传输给对方，天线箱（3）或者编码电缆（2）通过无线感应方式接收信号后送给通信装置（1）进行解调恢复原来数据信息并将数据上传给上位机。但目前该通信技术的实现方法基本是采用硬件电路完成信号的处理，且调制解调均为FSK模式，存在硬件电路设计复杂，信号环路过多引起电路性能的不稳定以及抗干扰能力差、硬件调试、维护难度大等。另外还存在原有产品部分硬件芯片已经停产，并且目前产品通信速率较低，或者随着通信速率提高，误码率高等缺点。
2.DSP技术简介
DSP技术是利用DSP（digital signal processor）芯片采用数字信号处理方法来完成信号处理，由于DSP芯片特有的结构特点，诸如改进的哈佛结构、硬件乘累加器、多总线技术、流水线技术、片上资源丰富，因此其非常适合于数字信号处理。因此DSP技术广泛应用于通信行业、多媒体信息处理、高精度测控领域等。虽然DSP在通信领域得到广泛利用，但由于行业特点，感应无线通信系统还没有应用DSP技术解决方案的先例。
发明内容
为了克服背景技术通信装置存在的缺点和不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种可靠的，技术先进的基于DSP技术的感应无线通信系统，该系统能提高通信速率与提高通信质量。
本实用新型要解决的技术问题是：在发送端，要完成对待发送数据的调制，产生两路正交的已调信号；在接收端，完成信号的无线感应接收，信号预处理，采集与数字解调，并完成与上位机的通信。
本实用新型所采用的技术方案是，构造一种由电源模块、信号预处理部分、DSP处理器部分、CPLD处理器部分、通信接口单元和功率放大模块组成的感应无线通信系统，其特点是所述的数字信号处理平台处理器为DSP-TMS320F28335芯片和CPLD-EPM1270T144C5N芯片结构，所述系统的通信方式采用了2DPSK数字基带信号的调制与解调，其中：DSP为核心处理器，完成算法软件的运行，与CPLD协同实现数据的数字调制和软件数字解调。
本实用新型技术优点
1.本实用新型采用了现代数字信号处理平台实现地面和移动机车的感应无线通信功能，通信速率高，在原来系统的通信速率为2400bps，误码率为 10-6数量级的基础上提升到4800bps，误码率低，达到10-7数量级，完成满足现代移动机车自动化控制；由于核心功能主要采用软件完成，简化了硬件电路设计，可靠性高，抗干扰能力强，同时系统升级方便，另外，由于该系统具有丰富的外设接口，可以方便系统功能的扩展以及实现与PLC、工控机等工业自动化设备的接口与通信。
2.采用了2DPSK调制与解调方法。抗干扰能力较原来感应无线通信技术中所用的FSK方式要强，适应工业测控现场环境恶劣情形，同时频带利用率比FSK方式要高，另外DPSK方式适应高速通信的需要。
3.采用了CPLD和外部晶体完成158KHz信号源产生，并在控制信号作用下产生79KHz载波信号，以及在DSP控制信号控制下实现数据的调制，产生两路正交的已调信号，可靠性较分离器件高，为今后系统升级预留资源，是现代数字系统设计的新模式。
4.该实用新型采用了先进的DSP技术和CPLD技术为感应无线通信系统开发提出了一种全新的解决方案，为以后工业通信系统开发提供了借鉴。
附图说明
图1为感应无线通信系统示意图。
图2为感应无线通信装置地上装置硬件结构框图。
图3为感应无线通信装置车上装置硬件结构框图。
图4为DSP处理器部分原理图。
图5为CPLD处理器电路原理图。
图6 为CPLD经过综合后电路原理图。
图7为电源模块电路原理图。
图8为信号预处理部分电路原理图。
图9为功率放大部分电路原理图。
图10为通信接口电路原理图。
图11为系统软件流程参考图。
图12为DCD信号确定软件流程参考图。
图13 为同步位提取软件流程参考图。
具体实施方式
由图1至13可知，本实用新型包括电源模块、信号预处理部分、DSP处理器部分、CPLD处理器部分、通信接口单元和功率放大模块部分，所述的数字信号处理平台处理器为DSP-TMS320F28335芯片和CPLD-EPM1270T144C5N芯片结构，所述系统的通信方式采用了2DPSK数字基带信号的调制与解调，其中：DSP为核心处理器，完成算法软件的运行，与CPLD协同实现数据的数字调制和软件数字解调。
本实用新型所述的系统采用了2DPSK的调制与解调方式,数据调制部分主要由DSP和CPLD协同完成，CPLD内部电路对外部晶体产生的22.224MHz的信号经过128分频产生158KHz信号，此信号连接CPLD内部2DPSK调制模块作为时钟信号；
所述的信号预处理部分主要包括信号预处理部分连接天线或者编码电缆，对接收的两路信号AN0、AN1进行预处理，主要包括两路信号的隔离放大、两路信号的求和、程控增益放大PGA、带通滤波、限幅电路、电平搬移，其中：
IC8、IC12、IC13组成两路信号电压放大和求和电路；
IC6、IC9以及CPU2构成程控放大PGA电路；
IC10、IC11、IC7组成带通滤波、限幅和电平搬移电路；
所述的通信接口部件为RS485电平转换接口芯片MAX3483与TMS320F28335 DSP处理器的SCI接口连接，并连接PLC，用于将解调的数据输出给PLC。
所述的功率放大模块连接CPLD-EPM1270T144C5N的两路输出和车上通信装置的天线箱或者地面通信装置的隔离变压器，用于将两路已调正交信号进行功率放大后送天线箱或者再经过隔离变压器放大后送编码电缆，此部分电路主要有LM318和LM3886构成。
电源模块主要产生DSP和CPLD内核和其接口所需的3.3V、1.9V，另外对外部来的+15V和-15V电源进行去耦合后供给集成运放芯片。
本实用新型的工作原理为：
地面中央控制室主控计算机首先将待发送数据送地面通信装置，CPU2的5脚和11脚检测到主控计算机的RTS信号的上升沿和数据起始位D0位的下降沿后，通过10脚产生同步调制控制脉冲(DATA1)给CPU1的2脚，CPU1内部电路对20.224MHz有源晶体产生的信号进行128分频产生158KHz信号源， CPU1内部调制电路对上位机送来的数据、158KHz信号源以及CPU2产生的同步调制控制脉冲(DATA1)信号进行处理，产生两路已调正交方波脉冲信号通过144和138脚经过电容C1,C4隔离直流分量后输出给功率放大电路，功率放大电路的输出经过R5和R14输出给B1，B2的L0INET，L1INET端子，B1,B2再经过L0+,L0-和L1+,L1-送编码电缆；车上接收天线箱感应到编码电缆信号后将感应信号送预处理电路的L0IN和L1IN端子，经过电容C14和C23耦合到IC8,IC12构成的放大电路放大后经过电容C15,C24耦合送IC13进行求和放大并进行限幅处理，IC13的输出经过C18送IC6,IC9构成的PGA处理，经C25送IC10构成的选频滤波网络以及D13,D14,D15,D16构成的限幅电路处理后，经过C26送IC11构成的中心频率为79KHz的带通滤波器滤波，带通滤波输出经过C27送IC7构成的电平搬移电路处理成适合于CPU2的片上ADC输入电压范围：0-3VDC，再送CPU2的42脚。在软件控制下CPU2完成对42脚输入信号的采样，数字带通滤波，全波整流，低通滤波等处理，完成DCD确定，同步信号提取，解调出数据，并将解调出的结果经过CPU2的62，63脚经过ICT1的第1、4脚，将DSP传来的信号转换成485电平上传给PLC。对于车上装置发送数据地面接收数据情形基本和上述情形相反，不同的主要体现在：发送部分功率放大电路的输出通过L0OUT,L1OUT直接送天线箱，接收部分是通过编码电缆感应信号后经过B1,B2隔离放大，通过隔离变压器的L0ONET,L1ONET端子送预处理电路的L0IN,L1IN端子。其中DCD和同部位提取是整个算法软件核心。请参考图11和图12所示。
在软件处理中，涉及多种软件抗干扰措施，主要体现在以下几个方面：
在调制时，在检测到RTS时，设置了GPIO口量化寄存器实现对输入信号的噪声抑制，另外还通过多次采样对RTS进行进一步确认，避免了干扰的影响。另外，在D0起始位下降沿到来后，也采样确认后进行相应处理，在软件中对所有的采样点首先完成带通滤波，这些也提高了系统的抗干扰能力。
在确定和判决DCD信号的有无时，对经过带通滤波，全波整流、低通滤波处理的结果的最后10个点的平均值以及它们分别和阈值进行比较，综合比较结果确定是否存在DCD信号，提高了系统对瞬间强干扰信号的识别能力。
发明的效能
基于DSP处理技术的感应无线通信装置，经过实验检测通信速率已经达到4800bps，误码率≤10-7，完全适应目前工业机车与地面中央控制室的通信要求，产品中采用了先进的DSP技术以及多种措施提高系统可靠性，具备接口丰富，可扩展性强，系统升级方便等优势，为工业感应无线通信装置的设计提供了一种全新的解决方案，势必会广泛应用于感应无线技术领域。
本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统，包括电源模块、信号预处理部分、DSP处理器部分、CPLD处理器部分、通信接口单元和功率放大模块部分，其特征在于所述的数字信号处理平台处理器为DSP-TMS320F28335芯片和CPLD-EPM1270T144C5N芯片结构，所述系统的通信方式采用了2DPSK数字基带信号的调制与解调，其中：
DSP为核心处理器，完成算法软件的运行，与CPLD协同实现数据的数字调制和软件数字解调。
2.根据权利要求1所述的感应无线通信系统，其特征在于，所述的系统采用了2DPSK的调制与解调方式,数据调制部分主要由DSP和CPLD协同完成，CPLD内部电路对外部晶体产生的22.224MHz的信号经过128分频产生158KHz信号，此信号连接CPLD内部2DPSK调制模块作为时钟信号。
3.根据权利要求1所述的感应无线通信系统，其特征在于，所述的信号预处理部分主要包括信号预处理部分连接天线或者编码电缆，对接收的两路信号AN0、AN1进行预处理，主要包括两路信号的隔离放大、两路信号的求和、程控增益放大PGA、带通滤波、限幅电路、电平搬移，其中：
运算放大器(IC8)、运算放大器(IC12)、运算放大器(IC13)组成两路信号电压放大和求和电路；
数模转换芯片(IC6)、运算放大器(IC9)以及数字信号处理芯片(CPU2)构成程控放大PGA电路；
运算放大器(IC10)、带通滤波器(IC11)、单电源运算放大器(IC7)组成带通滤波、限幅和电平搬移电路。
4.根据权利要求1所述的感应无线通信系统，其特征在于所述的通信接口部件为RS485电平转换接口芯片MAX3483与TMS320F28335 DSP处理器的SCI接口连接，并连接PLC，用于将解调的数据输出给PLC。
5.根据权利要求1所述的感应无线通信系统，其特征在于功率放大模块连接CPLD-EPM1270T144C5N的两路输出和车上通信装置的天线箱或者地面通信装置的隔离变压器，用于将两路已调正交信号进行功率放大后送天线箱或者再经过隔离变压器放大后送编码电缆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012201369429U CN202495927U (zh) | 2012-04-01 | 2012-04-01 | 一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012201369429U CN202495927U (zh) | 2012-04-01 | 2012-04-01 | 一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202495927U true CN202495927U (zh) | 2012-10-17 |
Family
ID=47002139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012201369429U Expired - Lifetime CN202495927U (zh) | 2012-04-01 | 2012-04-01 | 一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202495927U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103825617A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 深圳供电局有限公司 | 一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法 |
| CN103929160A (zh) * | 2013-01-16 | 2014-07-16 | 北京普源精电科技有限公司 | 具有时钟驱动电路的测量仪器 |
| CN111964768A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-20 | 青岛英泰软件技术有限公司 | 增加电子秤抗干扰效果的滤波方法 |
-
2012
- 2012-04-01 CN CN2012201369429U patent/CN202495927U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103929160A (zh) * | 2013-01-16 | 2014-07-16 | 北京普源精电科技有限公司 | 具有时钟驱动电路的测量仪器 |
| CN103929160B (zh) * | 2013-01-16 | 2018-07-13 | 北京普源精电科技有限公司 | 具有时钟驱动电路的测量仪器 |
| CN103825617A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 深圳供电局有限公司 | 一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法 |
| CN103825617B (zh) * | 2014-02-28 | 2017-02-15 | 深圳供电局有限公司 | 一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法 |
| CN111964768A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-20 | 青岛英泰软件技术有限公司 | 增加电子秤抗干扰效果的滤波方法 |
| CN111964768B (zh) * | 2020-08-05 | 2021-09-14 | 青岛英泰软件技术有限公司 | 增加电子秤抗干扰效果的滤波方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202495927U (zh) | 一种基于数字信号处理平台的感应无线通信系统 | |
| CN102340358B (zh) | 一种用于低频信号检测及传输的装置 | |
| CN101741482A (zh) | 天线、接收电路及解码电路的检测方法及电路 | |
| CN201957017U (zh) | 低压电力线载波的调制解调设备 | |
| CN106253942B (zh) | 基于td-lte时分双工模式的手机上行信号侦测系统 | |
| CN105450258B (zh) | 一种无线桥接载波通信装置 | |
| CN104993612A (zh) | 一种具有实时通信功能的无接触供电拾电器 | |
| US20210337369A1 (en) | Modulation technique for near field communication | |
| CN202421862U (zh) | 一种炼焦自动化管理控制系统 | |
| CN203870783U (zh) | 一种用于远程抄表的通信系统 | |
| CN105703803A (zh) | 一种基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法 | |
| CN106656272B (zh) | 通用窄带载波及微功率无线双模通信模块 | |
| CN105374191A (zh) | 电梯井道用调制解调器及短距离无线通信方法 | |
| CN104467920A (zh) | 电力载波通信传输装置 | |
| CN203104422U (zh) | 单根射频电缆连接的短波接收天线适配器 | |
| CN204576777U (zh) | 蓝牙转无线通信模块 | |
| CN202737861U (zh) | 微功率无线通信装置 | |
| CN209785246U (zh) | 一种电力抄表系统的智能载波抄控器 | |
| CN102857256A (zh) | 电力载波控制系统 | |
| CN206099950U (zh) | 一种中波导航功率自调节系统 | |
| CN206077385U (zh) | 双频带电力线载波通信单元 | |
| CN206349990U (zh) | 一种数字对讲机接收机解调系统 | |
| CN206133909U (zh) | 无线温度数据转发器 | |
| CN110380757A (zh) | 一种自适应电力载波通信装置 | |
| CN103067698B (zh) | 基于2.4g的宽带无线多点影音传输方法及其系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 414000 Hunan city of Yueyang Province Economic and Technological Development Zone qikang Montevideo Road No. 28 Patentee after: HUNAN QIANMENG INDUSTRIAL INTELLIGENT SYSTEM CO., LTD. Address before: 414000 Hunan city of Yueyang Province Economic and Technological Development Zone qikang Montevideo Road No. 28 Patentee before: Yueyang Qianmeng Electronic Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20121017 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |