ATmega103 单片机在跳频系统数字信号处理中的应用

中文摘要:

  文中介绍了ATMEL 公司的高性能AVR 单片机ATmega103 的主要性能特点, 给出了ATmega103 在FH跳频系统数字信号处理模块中的应用方法, 详细介绍了片内同步串口SPI 的使用技巧,同时给出了SPI 的通信应用程序。

英文摘要：

  The characteristic of Atmega103 MCU, and the application in digital signal processing module of FH system are introduced in brief. Especially its on-chip SPI is introduced ,and programs of communication based on SPI are given.

ATmega103 单片机是ATMEL 公司推出的精简 指令集(RISC) AVR(ADVANCE RISC) 系列单片机产 品, 这是一种增强型RISC 结构, 采用了CMOS 技术 的8 位微控制器, 该结构能有效支持高级语言以及 密集度极大的汇编器代码程序。 跳频系统( FH) 是指载波频率按某种跳频图案 (跳频序列) 在很宽的频带范围内跳变的通信系统, 由于该系统具有抗干扰、抗多径和抗衰落性等能力, 故在军用和民用领域都得到了广泛的应用。本系统 方案中,信号处理模块主要完成跳频模式( FH) 下有 关数字信号的处理,包括话音编解码、话音组织及与 同步有关的操作等, 这些技术目前是跳频系统的关 键技术之一。 本文介绍ATmega103 单片机的特点及其在FH 系统数字信号处理模块中的使用方法, 同时详细介 绍SPI(Serial Peripheral Interface) 的特点和应用。
3 设计思路
     根据电台FH 信号处理模块对单片机的要求, 如果选用89C5X系列单片机, 不但在实现功能上比 较困难(如运算速度、I/ O 口数量等) ,而且所需的外 围扩展电路也必须增加(如RAM, 通信口等) 。而选 用ATmega103 单片机则能较好地满足设计要求, 因 此, 本设计选用ATmega103 单片机来实现信号处理 模块的功能。图1 所示是其硬件原理图。
4. 1 SPI 的工作原理
     ATmega103 和外设之间可通过SPI 进行高速同 步数据传输。主从CPU的SPI 连接见图2 所示。其 中,SCK为主机的时钟输出和从机的时钟输入。把数 据写入主机SPI 数据寄存器的操作将启动SPI 时钟 产生器, 此时, 数据将从主机的MOSI 移出, 并从从 机的MOSI 移入,移完一个字节后, SPI 时钟停止,并 设置发送结束标志。此时如果SPCR 的SPIE(SPI 中 断使能) 置位, 则引发中断。选择某器件为从机时, 可将从机选择输入端SS 拉低。主从机的移位寄存器 可以看成是一个分布式的16 位循环移位寄存器。当 数据从主机移向从机的同时, 数据也将从从机移向 主机,从而在移位过程中实现主从机的数据交换。 SPI 的主要寄存器包括控制寄存器SPCR、状态 寄存器SPSR、数据寄存器SPDR。其中SPCR 用于设 置SPI 的中断使能、数据传输顺序、主从机选择、时 钟相位和时钟速率等; SPSR 为SPI 中断标志, 用于 标志写冲突。SPDR 寄存器用于在寄存器文件和SPI 移位寄存器之间传递数据。写该寄存器时,将 先对数据传送进行初始化,读该寄存器时,读 到的将是移位寄存器接收缓冲区的值。
5 结束语
     本设计方案已通过软硬件调试,结果表明:ATmega103 单片机较89C5X系列单片机在资源和功能 上都有很大的提高, 不但控制更加简单、灵活, 而且 能够节省不少外围电路, 因此具有成本和体积上的 优势,可完全满足跳频信号处理模块的功能要求。