? 16? 遥测遥控 2003 年 11 月 一种 PCM 遥测可变帧布局系统的实现 郭东文 ( 配备批示手艺学院丈量节制系101416) 文摘 引见采用逻辑电 实现的 P CM 遥 测可变帧结 构系统的 节制电, 阐发 P CM 遥 测数据帧 格局的特点, 详 细论述该系统的构成和工做道理。该系统可使用于实 验讲授和特殊遥测系统中。 从题词PCM 遥测帧布局帧同步码 媒介 遥测手艺所需要丈量和节制的参数和品种日积月累, 且要求设备的功能按照使命的需要可以或许加以改变。 为了 使一套遥测系统完成这种多功能且可变的使命, 固定格局帧布局的工做方式曾经难以胜任了, 再加上计较机手艺 的不竭深切到遥测手艺范畴, 需要实现一个可以或许供给多种频次、 多种帧布局和可插入多种波形的 P CM 遥测可变 帧布局 。 本文引见按照遥测系统的成长示状和尝试讲授的需要而实现的一种 P CM 遥测可变帧布局。它的次要功能 是发生一个雷同现实箭( 弹) 、 星上遥测信号的 PCM 串行数据流, 替代现实箭( 弹) 、 星上的遥测信号正在尝试讲授 和遥测系统的研究中利用, 并可以或许按照需要选择码速度和帧布局, 具有普遍的使用价值。 [ 1] 1PCM 遥测系统的帧格局 脉冲编码调制( PCM ) 是用代码暗示消息信号的一种特殊调制体例, 需要颠末采样、 量化和编码三个过程。正在 进行多传输的 PCM 遥测系统中, 数字消息以及用于 PCM 遥测的特定帧同步码组等消息按必然的格局由法式 节制器完成格局节制, 构成串行的 PCM 码元序列。因为串行的多消息以帧长为周期呈现正在帧同步码组之后, PCM 遥测消息呈现具有必然周期的数据布局叫帧布局。 对于最高频次都是 Xf 的多个类似的信号来说, 它们 PCM 遥测系统是一个典型的数字式时分多传输系统。 的采样速度要满脚 Xs = 2P/ T s ≥2Xf 。 如许, 每脉冲正在采样周期内占领不异的时间间隔, 一个采样周期就是一帧。 因而, 帧格局就是多已调脉冲序列正在一个采样周期内的放置体例。 图 1 给出了一个典型的 P CM 遥测帧格局[ 2] 。 由一个 数据字陈列成串行数据块构成了被称为“ 子帧” 的数据 块, 正在每个子帧的结尾, 都带有一个奇特的同步码组, 设 置同步码组是为了能从数据流中独一地进行识别, 以区 分出子帧进而区分出数据字。每个数据字能够代表每 通道的数据样值( 即模仿通道中为模仿数据采样量化值, 数字通道中为数字数据或数据通道的数据) 。888贵宾会 如图 1 所示, 每一帧包含一个帧同步码组和 N 数据, 此中帧同步码组用来进行帧定位, 使遥测的领受设备 可以或许同步于发射设备, 能通过帧同步器来完成字、 帧同步, 对齐帧布局的数据格局, 并把串行数据流转换成并行数 据流。 别的, 帧同步码组的长度也很主要, 若是帧同步码组的长度太短, 则正在非帧同步码上检测出假同步的概 率很高; 若是帧同步码组太长, 则占用无效的信道容量较大。 大量实践证明: 帧同步码长度占帧总长 10% ~5% 是 帧同步和帧长的较佳选择。因而, 系统选用了最常用的两种帧同步码组, 它们别离是 16 位帧同步码( EB 90) 和 32 位帧同步码( 9ABCB52C) 。适用中可按照所用帧长选择合适的帧同步码长度。 收稿日期: 2002-11-19收点窜稿日期: 2003-01-02 第 24 卷第 6 期 一种 PCM 遥测可变帧布局系统的实现 ?17? 2帧布局 2. 1次要手艺目标 码型NRZL ; 码速度2. 5、5、10、20Kb / s ( 可选) ; 字长8bit ; 帧长8、 16、32、64 字/ 帧 ( 可选) ; 帧码长16( EB 90H ) 、 bit ( 9ABCB 52CH ) ( 可选) ; 32 帧格局1~2 或 1~4 信号波道固定传输 16 位或 32 位帧码, 而残剩的波道数由所选帧长决定, 残剩波 道中的任何波道都能够插入所选定的波形或插入发生的伪随机码; 可选波形方波、 三角波、 正弦波、 阶梯信号中任选一可插入除帧码所占波道外的肆意波道。 2. 2帧布局系统构成及道理 按照总体设想要求, 帧布局系统的构成次要包 括频次源电、 帧信号分电、 波形选及帧码控 制电、 波形存储及输出电、 伪随机码生成电和 输出电等六个部门。 帧布局系统道理框图示于图 2。正在帧布局系统 中, 频次源电次要为系统供给码频、 字频和帧频三 种信号, 它们是由 5. 12M Hz 晶振颠末多次分频得 到的。 帧信号分电对字频和帧频信号进行处置, 初步确立了 PCM 遥测帧布局。波形选及帧码控 制电对已存正在的每帧 64 个字的布局进行节制, 使 其可以或许实现关于帧布局的各项选择, 如帧长、 帧码长、 波形选等。 波形存储及输出电领受来自波形选及帧码 节制电的地址信号, 节制 EPROM 中的数据输出, 同时, 将 EPROM 输出的并行数据成串行数据。伪随机 码生成电是操纵信号源输出的码频和帧脉冲信号配合感化发生伪随机码输出。输出电是把领受到的伪随机 码信号和来自 EP ROM 的数据进行组合, 构成 P CM 串行数据。 3硬件电的设想 3. 1频次源电 频次源电由石英晶振和分频器构成。为了获得高不变度的码信号, 必需有一个高度不变的振荡源, 因而选 用了输出波形法则、 频次不变的 5. 12M Hz 石英晶体多谐振荡器。把它进行 2048、 1024、 和 256 分频之后获得 512 2. 5、 10 和 20Kb/ s 四种码速度, 再别离进行 8 分频获得四种字频信号, 再对字频信号进行 8、 32 和 64 分频 5、 16、 后获得四种帧频信号。如许, 就发生了系统所需要的码频、 字频和帧频三种信号。 3. 2帧信号分电 帧信号分电将初步确立帧布局。 它把一帧的数据分成 64 也就是 64 个字, 每个字又有 8 位。因而, 每一都该当是一个的输出, 以便以 后对单数据进行节制。 帧信号分电框图示于图 3。系统利用了两个 3~8 译码器的输出 ( 即高 8 位和低 8 位) 来暗示 64 输出。字频信号输入一个分频器进行 2、 4、 分频当前输出到 3~8 译码器获得频次较高的高 8 信号( 用 Z 1~Z8 8 暗示) 。8 分频的信号同时还做为第二个分频器的时钟信号, 它正在别离颠末 2、 8 分频之后送到另一个 3~8 译码器, 译码器输出为低 8 位信号( 用 B1 4、 ~B 8 暗示) 。帧信号输入到单稳多谐振荡器, 获得每帧一个的周期脉冲信号, 做为两个分频器的清零脉冲来节制 帧长。 明显, 高 8 信号的频次分歧, 低 8 信号的频次也分歧, 高 8 信号和低 8 信号的波形正在外形上没有区 别, 但高 8 信号的频次是低 8 信号频次的 8 倍。如许, 就很容易获得 64 中的任何一波形门限, 例如每帧 中的第 9 门限就能够用 B2 和 Z 1 相或获得。 ? 18? 3. 3波形选及帧码节制电 遥测遥控 2003 年 11 月 波形选及帧码节制电次要输出对波形存储及输出电中的地址 EPROM 进行节制的地址信号, 别的还 输出波形门限和帧控门限到输出电, 对伪随机码、 波形码和帧码数据进行节制。 波形选及帧码节制电图示于图 4。 帧信号分电输出的高 8 ( Z 1~ Z8) 和低 8 ( B 1~ B 8) 信 号输入到波形选电中, 通过屏障其它各而选出所需的那一 门限, 再取所选帧码门限相或后送波形选择。而 Z1~Z4 和 B1 的信 号输入到帧码节制电中, 由于 B1 是包含每帧的前 8 个字门限, 而 Z1~ Z4 则别离是每一帧的前 4 个字的门限, 恰是帧码的。若是 不合错误 Z 1~Z 4 进行屏障, 则输出的帧码节制信号是每 1~4 的 门 限, 即选择的帧码长度为 32 位; 若是对 Z 3 和 Z4 进行屏障, 则所输出 的帧码节制信号就是第 1~2 的门限, 即选择的帧码长度为 16 位。 3. 4 波形存储及输出电 按照计较机中指针和仓库对数据进行操做的方式, 选用两片 EP ROM , 此中一片 EP ROM 存放帧码和波形的 数据, 而别的一片 EPROM 则存放波形和帧码的起始地址。地址 EP ROM 和数据 EPROM 之间则利用一片计数 器, 用频次源输出的帧频信号做为地址计数器的时钟信号, 使数据从动按帧输出。数据 EPROM 输出的并行数据 再颠末串并转换, 以码频做为串并转换电的时钟信号, 使其输出和伪随机码频次不异, 字频脉冲则用来节制串 并转换电的置数端, 以便使电按字输出帧码和波形码。 波形存储及输出电框图示于图 5。 正在波形存储及输出电的设想中, 数据 EP ROM 中现实需要存储的数据包罗 16 位帧码( EB 90) 和 32 位帧码 ( 9ABCB52C) 两种帧同步码组; 四种可选的波形是方波、 三角波、 正弦波和阶梯信号。考虑到系统要求不高, 为了 兼顾存储空间和波形的精细程度, 决定对波形的每个周期进行 16 点采样, 如许, 显示一个完整的波形需要 16 帧。 由此可知, 帧同步码组正在数据 EP ROM 中存储的内容取地址有表 1 所示的对应关系。 表 1帧同步码组数据 地址 000 001 ? 00F 数据 EB EB ? EB 地址 010 011 ? 01F 数据 90 90 ? 90 地址 020 021 ? 02F 数据 9A 9A ? 9A 地址 030 031 ? 03F 数据 BC BC ? BC 地址 040 041 ? 04F 数据 B5 B5 ? B5 地址 050 051 ? 05F 数据 2C 2C ? 2C 能够看出, 数据 EP ROM 中从 000~01F 存入数据为 16 位帧码( EB90) , 而从 020~05F 存入数据为 32 位帧 码( 9ABCB52C) 。 四种可选波形取帧同步码组正在数据 EPROM 中的存储体例一样, 只是 16 个地址对应的数据分歧罢了。 地址 EP ROM 的内容需要按照波形选及帧码节制电的输出和数据 EP ROM 的布局来确定, 同时还要考 虑当帧控门限和波形选的门限冲突时要优先考虑帧控门限。由此得出如表 2 所示的帧码地址正在地址 EPROM 中对应的数据。 第 24 卷第 6 期 一种 PCM 遥测可变帧布局系统的实现 表 2帧码地址存储 输入 16 位 帧码 32 位 帧码 A8 0 0 0 0 0 0 A7 0 1 0 1 1 1 A6 1 0 1 0 1 1 A5 0 0 1 1 0 1 A4 0 0 1 1 1 0 数据 00( H) 10( H ) 20( H) 30( H) 40( H ) 50( H ) 备注 帧码 EB( H) 的地址 帧码 90( H ) 的地址 帧码 9A ( H) 的地址 帧码 BC( H) 的地址 帧码 B 5( H ) 的地址 帧码 2C ( H ) 的地址 表 3波形地址储存 A3 1 0 0 0 A2 0 1 0 0 A1 0 0 1 0 A0 0 0 0 1 数据 60( H) 70( H ) 80( H) 90( H) ?19? 波形地址正在 EPROM 中对应的数据列于表 3。 地址 EP ROM 的高 5 位是决定从数据 EP ROM 选出帧码的地址, 而低 4 位是决定从数据 EP ROM 选出波形码的地址。 3. 5伪随机码生成电 伪随机码生成电次要由移位寄放器和异或门 构成。来自频次源的码频信号经反相器 1 后做为移 位信号, 取 8 位移位寄放器的时钟相连。 以帧长为周 期的脉冲信号颠末反相器 2 后输入到 8 位移位寄放 器的清零端。 位移位寄放器输出 Q 2 和 Q7 相异或 8 获得的信号经反相器 3 后接其 A 、 两输入端, 同时 B 反相器 3 的输出信号即为伪随机码。 伪随机码生成电框图示于图 6。 备注 方 波起始地址 三角波起始地址 正弦波起始地址 阶梯 信号起始地址 3. 6输出电 输出电用波形选及帧码节制电输出的波形和帧码节制信号来节制输入的伪随机码、 波形码和帧码数 据。正在去掉伪随机码数据和帧码、 波形码数据中正在时序上彼此冲突的数据当前, 将这两组数据相或就获得所需的 PCM 串行数据。 4竣事语 本系统次要是为满脚尝试讲授的需要和遥测研究而设想的, 力图道理清晰、 操做利用便利、 逻辑清晰。 它可以或许 模仿现实箭( 弹) 、 星上遥测信号的 P CM 串行数据流, 而且实现了码速度和帧布局可变、 正在任一中插入特殊波 形的设想。对讲授和遥测系统的其它手艺开辟具有很好的现实使用价值。 参考文献 1李万山、 袁嗣杰编. 遥测遥控手艺. : 配备批示手艺学院出书, 2000: 200~201 2张鸣瑞、 张军、 罗志强编. 现代测控道理. : 航空航 天大学出书社, 1995: 194~195。 One of the Realization of Variable Frame PCM Telemetry System G uo Do ngw en Abstract A v ar iable fr ame PCM telemetr y realization using lo gic cir cuit is intr oduced in this . T he char acterist ics o f telemetr y fr ame is analy zed, and the compositio n o f the system w ith its oper atio n pr inciple is described in detail. T his system can be applied in the exper iment education and the special telemet ry sy stem. Subject terms P CM T elemetr y F ra me Fr ame synchro nizat ion code [ 做者简介] 郭东文1978 年生, 帮教, 处置无线电遥测遥控、 数字信号处置等方面的科研工做。