以双DSP为核心的FM-DCSK通信系统方案设计
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:473
摘要：采用ｆｍ－ｄｃｓｋ调制的混沌保密通信较其它混沌键控保密通信具有更优良的特性，但同时电路实现也更加复杂。ｄｓｐ以其高效和灵活性在混沌通信中具有广阔的应用前景。文中根据ｔｍｓ３２０ｃ５４０２的特点，给出了用两块ｄｓｐ来实现ｆｍ－ｄｃｓｋ通信系统的硬件方案，同时给出了系统独立工作时的硬件原理框图和软件设计流程。
关键词：数字信号处理器（ｄｓｐ）；调频－差分混沌键控（ｆｍ－ｄｃｓｋ）；混沌通信；多通道缓冲串行口
１ 引言
近年来，随着混沌同步和控制理论的提出与发展，混沌在信号处理、通信和控制领域的应用也日渐广泛。一般认为，在通信领域，混沌信号代替传统的正弦信号作信息载体有以下优势：其一是混沌信号的宽频特性可以实现某种意义上的扩频；其二是混沌信号的类似噪声难以预测，而这一特点正好可为信息的保密传输提供保证。
图1
混沌通信的类型很多，其中较有应用前景的有差动混沌键控（ｄｃｓｋ）和混沌扩频通信。它们的共同特点是信道中传送的信号不再是实现发送端和接收端同步的耦合信号，而是利用混沌信号的统计特性，即混沌信号的自相关和互相关特性来实现一定程度的保密通信。目前的研究工作主要是以理论研究和计算机仿真为主，而利用硬件来验证ｄｃｓｋ及其改进的ｆｍ－ｄｃｓｋ通信性能的设计还很少，因此，笔者设计了基于双数字信号处理器(ｄｓｐ)的ｆｍ－ｄｃｓｋ通信系统方案，文中分别介绍了系统中的话音终端、 混沌序列的产生及其ｆｍ调制、 ｄｃｓｋ调制解调及数据通信等电路，分析了系统工作时程序的装载原理和可行性，同时给出了硬件原理框图和软件设计流程图。
２ 系统硬件总体结构
本系统主要用来完成语音信号的采集、语音压缩编码以及对语音信号进行ｆｍ－ｄｃｓｋ调制，并将调制后的数据通过ｄｓｐ的多通道缓冲串行口（ｍｃｂｓｐ）发送出去，同时对接收到的数据进行ｄｃｓｋ解调和语音解压缩、译码，并将译码后的数据进行ｄ／ａ转换以还原出模拟话音。本系统利用串行数模／模数转换芯片ｔｌｖ３２０ａｉｃ１０来将输入语音信号转换成数字语音信号，待进行完处理后再将数字语音转换成模拟语音信号；低比特率声码器ａｍｂｅ－１０００则用来对数字语音信号进行低速率的语音压缩编码和对ｄｃｓｋ解调后的数据进行解码；ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（主）不仅要对编码后的数据进行ｄｃ-ｓｋ调制和ｄｃｓｋ解调，而且还要作为整个系统的控制器来完成对各个功能芯片的设置、控制，并通过双口ｒａｍ芯片（ｉｄｔ７２０６）与ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（从）进行数据传递，同时通过多通道缓冲串行口（ｍｃｂｓｐ）与另一块ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（从）进行双向的数据通信。ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（从）则在ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（主）控制下完成混沌序列的生成和序列的ｆｍ调制运算。整个系统的硬件原理如图１所示。
图中，ｃ５４０２(主)采用并行方式装载程序而ｃ５４０２(从)则是采用ｈｐｉ方式装载程序。由于没有通过双端口ｒａｍ采用并行方式装载程序，因而可以减少ｃ５４０２(主)在ｃ５４０２从 装载程序时复杂的控制过程，有效地利用资源。在系统独立工作时，ｃ５４０２主、从双方的通信主要通过双端口ｒａｍ来完成。
３ 系统电路工作原理
本系统包括话音终端电路、混沌序列产生及其ｆｍ调制电路、ｄｃｓｋ调制及解调以及两个系统数据通信实现电路。各个部分在控制器的协调下完成双向的ｆｍ－ｄｃｓｋ通信。
３．１ 话音终端电路
话音终端电路由声码器ａｍｂｅ－１０００与串行数模／模数转换芯片ｔｌｖ３２０ａｉｃ１０构成，可在ｄｓｐ控制器的控制下完成模拟话音的数字化，并进行压缩编码以输出成帧的编码数据包，然后将其作为信息数据再经ｄｓｐ做ｆｍ－ｄｃｓｋ调制后输出。同时将接收到的并经过ｄｓｐ解调的数据包进行译码以还原出数字话音，最后经过ｄ／ａ变换输出模拟话音。
在硬件连接中，ａｍｂｅ－１００
摘要：采用ｆｍ－ｄｃｓｋ调制的混沌保密通信较其它混沌键控保密通信具有更优良的特性，但同时电路实现也更加复杂。ｄｓｐ以其高效和灵活性在混沌通信中具有广阔的应用前景。文中根据ｔｍｓ３２０ｃ５４０２的特点，给出了用两块ｄｓｐ来实现ｆｍ－ｄｃｓｋ通信系统的硬件方案，同时给出了系统独立工作时的硬件原理框图和软件设计流程。
关键词：数字信号处理器（ｄｓｐ）；调频－差分混沌键控（ｆｍ－ｄｃｓｋ）；混沌通信；多通道缓冲串行口
１ 引言
近年来，随着混沌同步和控制理论的提出与发展，混沌在信号处理、通信和控制领域的应用也日渐广泛。一般认为，在通信领域，混沌信号代替传统的正弦信号作信息载体有以下优势：其一是混沌信号的宽频特性可以实现某种意义上的扩频；其二是混沌信号的类似噪声难以预测，而这一特点正好可为信息的保密传输提供保证。
图1
混沌通信的类型很多，其中较有应用前景的有差动混沌键控（ｄｃｓｋ）和混沌扩频通信。它们的共同特点是信道中传送的信号不再是实现发送端和接收端同步的耦合信号，而是利用混沌信号的统计特性，即混沌信号的自相关和互相关特性来实现一定程度的保密通信。目前的研究工作主要是以理论研究和计算机仿真为主，而利用硬件来验证ｄｃｓｋ及其改进的ｆｍ－ｄｃｓｋ通信性能的设计还很少，因此，笔者设计了基于双数字信号处理器(ｄｓｐ)的ｆｍ－ｄｃｓｋ通信系统方案，文中分别介绍了系统中的话音终端、 混沌序列的产生及其ｆｍ调制、 ｄｃｓｋ调制解调及数据通信等电路，分析了系统工作时程序的装载原理和可行性，同时给出了硬件原理框图和软件设计流程图。
２ 系统硬件总体结构
本系统主要用来完成语音信号的采集、语音压缩编码以及对语音信号进行ｆｍ－ｄｃｓｋ调制，并将调制后的数据通过ｄｓｐ的多通道缓冲串行口（ｍｃｂｓｐ）发送出去，同时对接收到的数据进行ｄｃｓｋ解调和语音解压缩、译码，并将译码后的数据进行ｄ／ａ转换以还原出模拟话音。本系统利用串行数模／模数转换芯片ｔｌｖ３２０ａｉｃ１０来将输入语音信号转换成数字语音信号，待进行完处理后再将数字语音转换成模拟语音信号；低比特率声码器ａｍｂｅ－１０００则用来对数字语音信号进行低速率的语音压缩编码和对ｄｃｓｋ解调后的数据进行解码；ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（主）不仅要对编码后的数据进行ｄｃ-ｓｋ调制和ｄｃｓｋ解调，而且还要作为整个系统的控制器来完成对各个功能芯片的设置、控制，并通过双口ｒａｍ芯片（ｉｄｔ７２０６）与ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（从）进行数据传递，同时通过多通道缓冲串行口（ｍｃｂｓｐ）与另一块ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（从）进行双向的数据通信。ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（从）则在ｔｍｓ３２０ｃ５４０２（主）控制下完成混沌序列的生成和序列的ｆｍ调制运算。整个系统的硬件原理如图１所示。
图中，ｃ５４０２(主)采用并行方式装载程序而ｃ５４０２(从)则是采用ｈｐｉ方式装载程序。由于没有通过双端口ｒａｍ采用并行方式装载程序，因而可以减少ｃ５４０２(主)在ｃ５４０２从 装载程序时复杂的控制过程，有效地利用资源。在系统独立工作时，ｃ５４０２主、从双方的通信主要通过双端口ｒａｍ来完成。
３ 系统电路工作原理
本系统包括话音终端电路、混沌序列产生及其ｆｍ调制电路、ｄｃｓｋ调制及解调以及两个系统数据通信实现电路。各个部分在控制器的协调下完成双向的ｆｍ－ｄｃｓｋ通信。
３．１ 话音终端电路
话音终端电路由声码器ａｍｂｅ－１０００与串行数模／模数转换芯片ｔｌｖ３２０ａｉｃ１０构成，可在ｄｓｐ控制器的控制下完成模拟话音的数字化，并进行压缩编码以输出成帧的编码数据包，然后将其作为信息数据再经ｄｓｐ做ｆｍ－ｄｃｓｋ调制后输出。同时将接收到的并经过ｄｓｐ解调的数据包进行译码以还原出数字话音，最后经过ｄ／ａ变换输出模拟话音。
在硬件连接中，ａｍｂｅ－１００
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