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ATmega103单片机在跳频系统数字信号处理中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

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。

    关键词:单片机;跳频;SPI;数字信号处理;ATmega103

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。

1 ATmega103单片机概述

ATmega103是基于AVR RISC结构的8-bit低功耗CMOS微处理器,它吸取了PIC系列及8051系列单片机的优点,并作了重大改进,其特点如下:

●供电电压为2.7~6V,主频最高可达12MHz;

●具有120条指令,大多数指令执行时间为单个时钟周期;

●带有128k字节片内可下载的Flash存储器(SPI串行下载1000次寿命)和4k字节的片内RAM以及4k字节的片内EEPROM;

●有32条可编程I/O线、8条输入线和8条输出线;

●具有32个8位通用寄存器;

●内含2个8位定时器和1个16位定时器;

●带有可编程串行UART+SPI接口;

●具有内部中断源和8个外部中断源;

●带有8通道10位A/D转换器、片内模拟比较器以及看门狗等电路;

●可在线编程。
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    ATmega103因其上述特点使其成为一种适合于多功能、快速,且具有高度灵活性和高性价比的微控制器。

2 跳频信号处理对单片机的要求

跳频信号处理模块是FH电台的关键部分之一,主要用于完成电台的同步及有关数据处理组织等任务。单片机是该模块的核心,模块的许多功能都是在单片机的直接或间接参与下完成的。综合考虑,单片机在该模块中的作用大致如下:

(1)完成大量数据交换,因为电台在工作时需要接收或传送大量其它单片机以及模块内部的有关参数数据;

(2)完成快速实时处理功能,因为模块对许多信息要求立即处理,例如TOD(Time of Day)信息、话音数据、实时工作频率计算等。

(3)用于数据交换,包括单片机接口、TOD、同步信息、控制状态参数数据接口等。

(4)完成大量运算。一般电台在FH工作方式时,每跳都需要计算TOD、工作频率、接收或发送数据的重新组织。

(5)通过足够的I/O口来提供多种控制状态线,以供电台及模块内部使用。

(6)通过片内大量数据来存储区存取运算过程中产生的大量中间数据。

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

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