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基于FPGA的PPM调制解调系统设计
2021年电子技术应用第2期
侯 欢,施洪生
北京交通大学 电气工程学院,北京100044
摘要:针对旋转件参数的测试及传输,提出了一种基于FPGA红外数据传输的PPM调制解调系统的设计,并且在数据传输过程中加入了CRC校验,增加了数据传输过程的准确性。设计采用了Altera(Intel)的Cyclone10系列的10CL016YU256C8芯片,具有高速、高带宽、高容量等特点,适用于高速数据通信。通过Quartus II开发平台,用Verilog HDL硬件描述语言编写相应的调制、解调以及CRC校验程序。介绍了4PPM调制、解调的算法,以及CRC-CCITT校验码的算法,并通过Modelsim对系统进行了时序仿真,仿真结果验证了设计的正确性。
中图分类号:TN919
文献标识码:A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200984
中文引用格式:侯欢,施洪生. 基于FPGA的PPM调制解调系统设计[J].电子技术应用,2021,47(2):92-96.
英文引用格式:Hou Huan,Shi Hongsheng. Design of PPM modulation and demodulation system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique,2021,47(2):92-96.
Design of PPM modulation and demodulation system based on FPGA
Hou Huan,Shi Hongsheng
School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China
Abstract:For the test and transmission of rotating parts parameters, a design of a PPM modulation and demodulation system based on FPGA infrared data transmission is proposed, and a CRC check is added in the data transmission process, which increases the accuracy of the data transmission process. This design uses Altera(Intel)′s Cyclone10 series 10CL016YU256C8 chip, which has the characteristics of high speed, high bandwidth, high capacity, etc., suitable for high-speed data communication. Through the Quartus II development platform, it uses Verilog HDL hardware description language to write the corresponding modulation, demodulation and CRC verification programs. The paper introduces the algorithm of 4PPM modulation and demodulation, as well as the algorithm of CRC-CCITT check code, and carries on the timing simulation to the system through Modelsim. The simulation result verifies the correctness of the design.
Key words :PPM modulation and demodulation;CRC check;FPGA;Verilog HDL

0 引言

在数字电路设计中,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术得到越来越广泛的应用,特别是在通信领域。对于FPGA处理器之间的通信,一般采用传统的有线连接,例如UART、CAN等方式。可当FPGA处理器之间存在相对运动(即一个FPGA处理器在旋转侧,而另一个在固定侧)时,传统有线通信方法会带来不便,而无线通信恰好适用于此情况。将基于FPGA的PPM调制解调无线数据通信技术应用在风机齿轮箱应力测试中,可以规避传统有线式齿轮箱测量的种种风险[1],并且可以简化复杂的滑环工装设计,更加准确地对齿轮箱应力进行测试,同时也可以将此技术应用于其他旋转器件的信号测试场合,例如,在数控机床技术中对其卡盘在不同转速下的夹紧力性能进行实时监测;在航空航天技术中对其航空发动机旋翼的应力、扭矩等进行测试。

随着无线通信技术的不断发展,无线通信的方式也不断出现,其中各种方式的误码率、抗干扰能力和传输速率也不同,为了提高数据传输的速率和抗干扰能力,本设计采用光电耦合的无线数据传输方式,其具有良好的抗干扰能力,它利用光波作为载波对信号进行传输,可以达到很高的传输速率,在光无线通信领域中,保证一定的速率下,要求传输功率尽可能小。脉冲位置调制(PPM)是一种正交调制方式,相比于传统的开关键控(OOK)调制,它具有更高的光功率利用率和频带利用率,并能进一步提高传输信道的抗干扰能力[2]。且基于FPGA的脉冲位置调制(PPM)可以在高转速、数据量大的旋转件中快速、可靠地传输测量到的数据,因而本设计采用基于FPGA的脉冲位置调制(PPM)方式。




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作者信息:

侯 欢,施洪生

(北京交通大学 电气工程学院,北京100044)

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