基于扩频技术的井下通信系统设计

JTAG是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件如DSP、FPGA器件等都支持JTAG协议。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG编程方式是在线编程，方便调试，从而大大加快工程进度。JTAG下载电路如图6所示。


AS是主动串行编程模式，在AS模式下，POF数据流直接下载到基于Flash的串行设备中。因为FPGA是基于SRAM架构的，掉电以后，所有存储在SRAM中的配置数据都会丢失，所以每次上电必须重新加载，很不方便。EPCS64本质上是一块专用flash，用于保存FPGA的配置信息,它在掉电后，里面内容不会丢失，在FPGA上电的时候，自动从配置芯片 里面读出配置内容，这样上电后即可使用。所以当设计完成后通常将程序通过AS口固化到片外配置芯片，以后每次上电后程序就会自动下载进FPGA中，图7给出了连接电路。


数模转换器和运算放大器分别选 用TI公司的DAC8501和OPA348。DAC8501是16比特串行输入数模转换器，带宽350KHZ，工作电压2.7V～5.5V，只有8 个管脚，体积很小，非常适合本次 设计要求。OPA348是一种具有极低功耗的放大器，供电电流只有45 A，带宽1MHZ，工作电压2.1V～5.5V，SOT23-8封装，外围电路简单，调试方便。电路原理图如图8所示。


总结

本文介绍了一个采用扩频编码技术的井下通信系统，并对其调制器部分的硬件电路做了简单介绍。其实这可以看作是一个简单的通信系统模型，发送端进行编码调制，接收端进行译码，利用编码来扩展待传输的信号带宽，以换取信噪比上的好处，从而可以在较低的信噪比下正确地传送信息。该系统模型完全可以移植到其它设计上去，基本结构不变，只是数模转换器和模数转换器及放大器要依据新系统的带宽等要求来选择，FPGA也应依据新系统所需资源来选择合适的型号，编码也可以选用BCH码或LDPC码等其它码，还可以视系统需要而加入RS232接口或USB接口等其它接口电路。