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一）概述
本課題來源于北航教改項目“通信原理開放性實驗平臺建設”和教學實驗條件建設項目“通信電路與系統實驗室”的子項目“通信原理開放性實驗平臺”。該實驗平臺作為開放性的硬件實驗平臺，以“通信原理”等課程的配套教學實驗為主，兼顧通用的軟硬件實現手段（如單片機、FPGA等），密切結合課程要求實現了通信基礎功能單元和典型通信系統的實驗，其實驗內容較為廣泛全面，同時又具有較強的開放性，便于學生二次開發。
二）系統結構框圖
該實驗平臺采用Cygnal公司的高性能單片機C8051F020和Altera公司的FPGA(EPF10K50)為主控單元，外圍包含DDS、鎖相環、數字解調、HDB3編解碼、語音輸入和輸出、多路AD和DA、無線傳輸、非易失性RAM、LCD、兩路串口等豐富的單元模塊，其框圖如圖1所示。實驗平臺的實物照片圖2所示。
圖1 通信原理開放性實驗平臺系統框圖 圖2 通信原理開放性實驗平臺實物照片
三）實驗平臺功能特點
目前，該實驗平臺可以實現以下的實驗項目：
數字調制和解調技術實驗
模擬鎖相環和鎖相式頻率合成器實驗
數字鎖相環及數字同步技術實驗
PAM傳輸系統及抽樣定理實驗
時分復用系統的PCM數字基帶傳輸實驗
簡單的CDMA系統實驗
增量調制編譯碼實驗
AMI/HDB3編譯碼實驗
差錯控制編譯碼實驗
短距離無線通信實驗
單片機及串口技術、用FPGA設計DDS設計、簡單的uCOS II嵌入式操作系統等
所有實驗現在均可以提供相應的FPGA和單片機程序，以便學生能更深入的理解實驗原理，掌握相應技術的具體實現方法；而且該實驗平臺包含一個獨特的指令系統，可以由計算機通過串口給平臺發送指令來進行相應的實驗內容，方便了實驗操作。另外，該平臺采用了單片機和FPGA主控下的外圍單元的模塊化設計以及大量的硬件開關，這使得這一實驗平臺具有了較強的開放性特點，為學生自主設計其它實驗提供了一定的硬件支持。
四）實驗平臺主要功能芯片介紹
單片機：采用Cygnal公司的C8051F020芯片，與8051指令集完全兼容，峰值速度可以達25MIPS，片上集成ADC、可編程增益放大器、DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、PCA、Flash、SRAM、WDT、VDD監視器等豐富外設，是一片完全集成的混合信號系統級芯片。
FPGA：采用Altera公司的FLEX10K50RC240芯片，其等效門數為5萬門，20480個存儲器位單元，2880個邏輯單元，189個可用IO口。
DDS芯片：采用AD公司的AD9850，32位頻率控制字，在125MHz的參考時鐘下，頻率分辨率為0.0291H；相位可控制，在頻率轉換時能保持相位連續；片上集成高速DAC和比較器，其DAC在輸出頻率為40MHz時SFDR大于50dB。
此外，該平臺上單片機外擴有一片128KB的非易失型RAM；FSK解調單元采用的是NE564芯片；AD和DA部分采用的是單片機內部集成的AD/DA轉換器，并在外圍設計了相應的放大、濾波和電平偏移電路；為了將FPGA的輸出的數字信號轉換為模擬信號，平臺上還提供了MX7541數模轉換芯片。
五）應用前景
該實驗平臺所提供的實驗內容涵蓋了《通信原理》課程的大部分知識點，并涉及《通信電路》、《電子線路（一）》、《數字電路》、《EDA設計》、《單片機基礎》等課程內容，為學生提供了一個可以進行豐富的驗證型和設計型實驗的平臺。
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