摘 要：本文提出了一种使用短波电台组建无线数据传输网络的方案。根据此方案设计了基于dsp芯片的系统硬件和软件，并论述了软、硬件设计中的一些关键技术。
关键词：短波电台；无线数据传输网络；dsp

引言
利用短波信道进行数据通信，具有传输距离远、受地形限制小、不易遭受人为破坏等优点。本文通过对短波电台进行改进，提出了一种方案，用于组建一个一点对多点的星型拓扑结构无线网络，进行远距离数据传输。并根据此方案设计了基于dsp的系统软、硬件。

组网方案
在设计组网方案时需要对短波电台进行改进，为了不影响电台原有的内部硬件结构和功能，本方案设计了与短波电台音频输入/输出的接口硬件。在发送端先对数字信号做音频调制，再由电台进行二次调制到短波频段上发送，在接收端经过短波解调和音频解调得到原始的数字信号。这种改进方法适用于大多数具有语音通信功能的电台，易于移植，具有良好的经济性和通用性。
短波信道的特性直接影响组网方案的选择。由于短波通信的传输距离较远，受到的噪声干扰较强，所以本文采用了时分多址(tdma)方式，使得在某一时刻只有一个用户发送信号，以获得较好的信噪比性能。在音频调制方式上，选择了多进制频率键控(mfsk)。在接收端使用非相干解调和平方率检波的方法对mfsk信号进行解调，这种方法不需要估计载波的相位，大大降低了系统的复杂度。发送端在发送mfsk信号之前插入时域位同步导频，用来帮助接收端获取抽样判决的位同步信息。本文利用m序列的自相关函数近似于冲击函数的特性，使用与码元等周期的m序列音频调制信号作为位同步导频。接收端在进行导频检测时，先对采样得到的信号进行顺序移位，再与本地序列作相关处理，在一个码元周期内，找到最大的相关结果与对应的时刻，作为码元结束的时刻，并由此获得位同步信息。这种方法的优点在于：无需增加额外的位同步提取电路，直接进行数字处理即可。

系统硬件设计
系统硬件总体结构
系统硬件结构如图1所示，主要包括五个模块：dsp模块、电源模块、模拟接口模块、异步串行接口及eprom模块和pci接口模块。dsp模块是系统的核心，用来完成数字信号处理算法，本文采用tms3201vc5402(简称c5402)；电源模块利用了电台提供的12v直流电压，经过两级电源转换，产生稳定的3.3v和1.8v的电压输出，分别提供给c5402 作为i/o电源和内核电源，同时，5v的直流电压也给电路板上的其他芯片供电；模拟接口模块和电台音频口连接，用来采样音频输出信号和产生音频模拟输入信号，控制电台音频输入/输出转换键控信号ptt；异步串行接口及eprom模块仅在用户端使用，完成与信息录入设备通信及保存用户端的程序代码 ,并在复位时自举加载；pci接口模块仅在接收中心端使用，完成与pc机通信及接收中心端程序的自举加载。
模拟接口模块设计
系统采用10位并行a/d转换器tlv1571，该芯片的采样率最高可达1.25msps，功耗极低，具有两个软件可配置的控制寄存器，由触发信号控制所有的采样、转换和数据输出。采用双路8位并行d/a转换器tlc7528，该芯片设计成具有单独的片内数据锁存器，vdd=5v时的建立时间为100ns，传输延时为80ns，数据锁存与d/a转换同样由触发信号完全控制。它们与c5402的连接如图2所示。
该模块通过地址译码把tlv1571和tlc7528分别映射到i/o空间的0x0002和0x0001，保证在c5402访问数据总线时只有一个芯片处于选通状态。在程序开始时，要对tlv1571的工作方式进行初始化，通过写入控制字0x00c0和0x0100，把它配置成为使用内部时钟、软件启动采样、二进制输出的模式。c5402将串口引脚fsx0设置为通用输出引脚，控制tlv1571的读信号/rd。在每次定时中断中产生相应的触发信号启动d/a和a/d转换，通过改变定时中断的频率就可以灵活地更改采样率和d/a转换频率。
pci接口模块设计
pci接口模块采用了dsp-pci桥芯片pci2040，该芯片通过c5402上的8位并行主机接口(hpi)与dsp实现无缝连接，并且提供了标准的pci总线目标接口。pci2040与c5402的连接如图3所示。
在设计pci2040与c5402的接口电路时，除了连接相应的数据线、地址线和控制线，还要把pci2040上的主机到dsp的复位信号引脚/hrst0连接到c5402的复位信号引脚/rs上，由用户程序通过pci2040控制c5402的复位，并且把c5402的/hint引脚和/int2引脚相连接，保证接收中心的dsp在复位时正确选择hpi自举加载的方式。
异步串行接口及eprom模块设计
异步串行通信接口模块采用max232将c5402输出的ttl电平转换为符合rs-232标准的电平，可以与遵循该标准的器件进行通信。本方案利用了c5402的缓冲串口mcbsp0的两个引脚——dr0和dx0作为通用的输入和输出引脚，用来模拟异步串口。
eprom芯片采用了at29c512，其存储容量为。在用户端要把dsp的复位信号/rs通过开关和dvdd连接，手动地产生复位信号，并断开 /hint和/int2的连接，以便在复位时程序可以由eprom正确地加载。

系统软件设计
信号检测算法流程