摘 要调制解调器是利用模拟通信网来完成一系列数据通信的关键设备之一。近些年来，随着科技的快速发展和数据通信业务量的日益增加以及业务范围的不断扩大化，对于Modem的传输速率以及性能指标相应的提出了更高标准的要求。由于DSP芯片具有有体积小、重量轻、使用灵活方便等优点，同时DSP技术具有数据处理能力强、运行速度快的特点 ，因此基于DSP技术的调制解调器在通信系统中得到越来越广泛的应用。本论文先简要阐述了C54xDSP系统的结构及工作原理，探讨了C54xDSP技术的优势所在。随后在论述调制解调器工作原理的基础上，给出了一种基于C54xDSP的通用基带调制解调器的设计。该调制解调器硬件以C54x DSP芯片为核心，包括FPGA/CPLD、可编程开关电容滤波器、A/D变换器、D/A变换器、编解码器、RS-232异步通信接口电路及时钟电路等。调制解调器软件包括:外设接口初始化、接收、发送、编码、基带调制、滤波、载波同步、位同步、解调、帧同步等。关键词：基带；调制解调器；DSP；滤波；编码ABSTRACTModem is one of the equipment which uses a communications network to complete a series of data communications. In recent years, with the rapid progress in science and technology and data communication built increasing and business scope of the struggle, for both modems transmission speed and performance indicators corresponding offered a high standard required. DSP chip with advantages of a small size, weight and more convenient use while DSP technology have a strong data processing ability, high running speed, therefore, based on the DSP technology in a communication system modem are increasingly wide application.This paper briefly describes the first c54xdsp system structure and working mechanism, c54xDSP benefits of work. Then the modem works on the basis of giving a general c54xdsp based on the design project with your modem. The modem hardware c54x DSP to chip at the core, including FPGA/CPLD, programmable switch a filter and a d change and d a varied and codec, RS -232 asynchronous communication interface and the electrical circuits. A modem peripheral interface software includes: initialize, receiving and sending, coding, base with modulation, filtering, the carrier waves synchronization, synchronous and demodulates and a frame alignment, etc. At last its the DSP mobile communications technology in wireless systems and developing prospect.KEY WORDS: Base-band ; Modem ;DSP; Filtering ;Encoding目 录第1章 绪论11.1 DSP技术11.2 C54xDSP芯片21.3 基带调制解调器原理及应用3第2章 系统设计方案42.1 对设计的技术要求42.2 设计背景42.2.1 DSP系统构成及设计42.2.2CCS集成开发环境52.3 总体设计方案62.3.1调制与解调原理62.3.2 硬件选择8第3章 基于C54x DSP的通用基带调制解调器硬件设计93.1 C54xDSP应用系统的硬件设计93.1.1 C54xDSP芯片的电源设计93.1.2 时钟的考虑93.1.33V 和5V混合逻辑设计103.2 基于C54xDSP调制解调器硬件系统的设计103.3 QPSK调制解调器的设计与实现123.4 信号流程143.5 硬件原理图说明14第4章 基于C54x DSP的通用基带调制解调器软件设计174.1 C54x DSP的软件设计174.1.1 TMS32C54混合编程的规范174.1.2 C54x DSP的软件设计流程图184.2 基带调制解调的数字实现184.3 QPSK调制解调器的设计与实现194.3.1数字滤波算法的 DSP定点实现204.3.2调制解调算法的DSP实现244.4数据测试274.5 结语30参考文献31致 谢33附录1：模拟输入/输出通道电路34附录2：英文原文35附录3：中文译文44第1章 绪论二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到普遍的应用。TMS320C54xDSP 是TI 公司在继TMS320C1X、TMS320C2X 和TMS320C5X 之后推出的16 位定点数字信号处理器。此系列DSP 芯片运用修正的哈佛结构,数据与程序分开存放,8 条高速并行总线的内部。片上集成有存储器和在片的外设,和专门用途的硬件逻辑。功能强大的指令系统,使该芯片具有很高的处理速度和广泛的应用适应性,由于C54xDSP有功耗小、成本低等特点,被广泛应用于移动通信、软件无线电等领域。本课题介绍的基于C54x DSP 的基带调制解调器应用于软件无线电领域。Modem中的基带调制解调器的优势在于它有完全的物理互换性能和灵活的系统结构。1.1 DSP技术数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一种独特的微处理器，它通过数学技巧执行转换和提取信息，来处理和现实信号，这些信号由数字序列表示。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP优点：容易实现集成，可以时分复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波，可用于频率非常低的信号。其DSP缺点是：需要模数转换；受采样频率的限制，处理频率范围有限；但是其优点远远超过缺点1。 由于DSP芯片的问世，使得数字信号处理技术在数据传输领域中的应用更加引起重视。DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段：第一阶段，DSP意味着数字信号处理，并作为一个新的理论体系广为流行；随着这个时代的成熟，80年代开始DSP进入了发展的第二阶段，在这个阶段，DSP代表数字信号处理器，这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化； 21世纪DSP发展进入第三个阶段，市场竞争更加激烈，TI及时调整DSP发展战略全局规划，并以全面的产品规划和完善的解决方案，加之全新的开发理念，深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。接下来又催生了第三阶段，这是一个赋能(enablement)的时期，我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。内核结构的不断完善，多通道的结构和单指令多重的数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)将在新的高性能处理器中占主导地位，它将是DSP在的未来发展趋势2。DSP 和数字信号处理功能很差的低成本微处理器融合起到了很好的互补作用，同时多数应用中均需要具有智能控制和数字信号处理两种功能，多媒体和互联网的应用需要将进一步加速这一融合过程。 1.2 C54xDSP芯片TI公司现在主推四大系列DSP中C5000系列（定点、低功耗）：C54X，C54XX，C55X 相比其它系列的主要特点是低功耗，所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用，如手机、PDA、GPS等应用。TMS320C54x是为实现低功耗，高性能而专门设计的定点DSP芯片，它的中央处理单元采用优化的哈佛结构，包含1条程序总线，3条数据总线和4条地址总线，具有高度的并行性，且功耗很低。可满足多种实时嵌入式系统的需要3。C54x属于TI的C5000系列的产品，C54x系列是针对低功耗、高性能的高速实时信号处理而专门设计的定点DSP，广泛应用于无线通信系统中，它的CPU具有下列特征： 采用改进的哈佛结构，一条程序总线(PB)、三条数据总线(CB、DB、EB)和四条地址总线(PAB、CAB、DAB、EAB)； 40bit的算术逻辑单元(ALU)以及一个40bit的移位器和两个40bit的累加器(A、B)，支持32bit或双16bit的运算。 17bit17bit的硬件乘法器和一个40bit专用加法器的组合(MAC)可以在一个周期内完成乘加运算； 比较、选择和存储等单元能够加速维特比译码的执行。 专用的指数编码器(EXP encoder)能够在一个周期内完成累加器中40bit数值的指数运算。单独的数据地址产生单元(DAGEN)和程序地址(PAGEN)产生单元，能够同时进行三个读操作和一个些操作4。DSP技术广泛的应用于语音处理，图像/图形，军事，仪器仪表，自动控制，医疗，家用电器等。1.3 基带调制解调器原理及应用调制解调器，即Modem，是计算机与电话线之间进行信号转换的装置，由调制器和解调器两部分组成，调制器是把计算机的数字信号（如文件等）调制成可在电话线上传输的声音信号的装置，在接收端，解调器再把声音信号转换成计算机能接收的数字信号。它是为数据通信的数字信号在具有有限带宽的模拟信道上进行远距离传输而设计的，它一般由基带处理、调制解调、信号放大和滤波、均衡等几部分组成。调制是将数字信号与音频载波组合，产生适合于电话线上传输的音频信号（模拟信号），解调是从音频信号中恢复出数字信号。目前调制解调器主要有两种：内置式和外置式。内置式调制解调器其实就是一块计算机的扩展卡，插入计算机内的一个扩展槽即可使用，它无需占用计算机的串行端口。它的连线相当简单。外置式调制解调器则是一个放在计算机外部的盒式装置，它需占用电脑的一个串行端口，还需要连接单独的电源才能工作，外置式调制解调器的连接也很方便，phone和line的接法同内置式调制解调