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(jìn)行了詳盡的闡述。

　　sc2001

　　ASTRA SC2001是一個(gè)功能很強(qiáng)的可編程擴(kuò)頻（直擴(kuò)）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(kuò)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?jiǎng)t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(jì)器等組成。另外，SC2001內(nèi)部還有接收、發(fā)送時(shí)鐘產(chǎn)生單元。

　　sc2001電源芯片參數(shù)

　　ASTRA SC2001的主要特點(diǎn)如下：

　　●具有完全可編程的PN碼序列，位數(shù)多達(dá)1023位，可獲得最高30dB的擴(kuò)頻增益；

　　●所有的控制參數(shù)均可由片內(nèi)的41個(gè)寄存器（不包擴(kuò)存儲(chǔ)PN碼的寄存器）通過軟件編程的方法進(jìn)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(shí)鐘及非CDMA工作模式下，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)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(kuò)頻收發(fā)機(jī)，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(kuò)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(kuò)頻技術(shù)（簡稱直擴(kuò)技術(shù)）越來越被人們所熟悉。直擴(kuò)技術(shù)也因具有抗干擾和抗多徑能力強(qiáng)、保密性好、易于組網(wǎng)等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)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(kuò)技術(shù)的具有高擴(kuò)頻處理增益的新一代專用集成芯片。ASTRA SC2001是比利時(shí)SIRIUS公司開發(fā)研制的直擴(kuò)芯片。該器件在單個(gè)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(dá)1023位（可獲得高達(dá)30dB的擴(kuò)頻處理增益）。由于SC2001的集成度高，故可以完成全雙工直擴(kuò)收發(fā)機(jī)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(dǎo)航、測距移動(dòng)通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　ASTRA SC2001可提供導(dǎo)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(dá)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?cái)?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(kuò)頻單元完成直接序列擴(kuò)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(shí)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(kuò)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(kuò)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(jìn)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(fù)至原有抽樣率的擴(kuò)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(jì)算效率）。最后，將信號與本地產(chǎn)生的PN碼進(jìn)行相關(guān)處理，即可完成信號的同步及解擴(kuò)。值得注意的是：ASTRA SC2001的接收單元提供了七個(gè) 滑動(dòng)相關(guān)器來完成早、中、晚（延遲）相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算。同時(shí)結(jié)合DSP編程可以靈活地完成信號的捕獲、跟蹤及恢復(fù)。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(gè)碼元的時(shí)間內(nèi)完成同步。

　　結(jié)合ASTRA SC2001的特點(diǎn)，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(jì)了一個(gè)長碼擴(kuò)頻系統(tǒng)。其原理如圖2所示。該系統(tǒng)首先將DSP進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，并用EPROM及RAM擴(kuò)展DSP的存儲(chǔ)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(shí)序及TMS320C31的讀寫時(shí)序設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)，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(dāng)于對外部存儲(chǔ)器的操作。數(shù)據(jù)和控制信號均由C31通過32比特?cái)?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(dāng)其為低電平時(shí)，ASTRA SC2001進(jìn)入讀／寫工作模式。當(dāng)CS為高電平時(shí)，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(dāng)為寫周期時(shí)，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(jìn)行處理。ASTRA SC2001一般通過中斷請求輸入數(shù)據(jù)，即每隔32個(gè)碼元周期（單信道BPSK調(diào)制）或16個(gè)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(shí)，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?cái)?shù)據(jù)寫入ASTRASC2001。在讀周期時(shí)，CS為低電平，WE也為低電平。ASTRA SC2001每經(jīng)過一個(gè)碼元時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)DATA-RDY信號（表明相關(guān)數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好）， 并由該信號通過接口電路產(chǎn)生中斷請求INTl。此時(shí)，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(jì)原理及程序設(shè)計(jì)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(yùn)行在微計(jì)算機(jī)／引導(dǎo)裝載程序狀態(tài)。當(dāng)TMS320C31復(fù)位后，通過程序引導(dǎo)裝載功能可將EPROM中的程序裝載到RAM中運(yùn)行，以降低系統(tǒng)成本、方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)。接著，TMS320C31通過預(yù)先設(shè)計(jì)的程序?qū)STRA SC2001進(jìn)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(jìn)行設(shè)置以完成對ASTRA SC2001的初始化后，TMS320C31將啟動(dòng)數(shù)模及模數(shù)變換器，同時(shí)啟動(dòng)ASTRA SC2001并使它們保持同步。這樣，整個(gè)系統(tǒng)便進(jìn)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(fù)責(zé)解決INT0及INTl兩個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的沖突。因?yàn)锳STRA SC2001對解擴(kuò)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(qiáng)大的擴(kuò)頻芯片，由其構(gòu)成的系統(tǒng)可獲得很高的擴(kuò)頻處理增益，并可大大簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。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(huì)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。

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