DSP

Texas Instruments a introdus acum peste treizeci de ani , procesorul de semnal digital
( DSP = Digital Signal Processor) care a evoluat de la un procesor de sine statator la ansambluri cu mai multe nuclee. Un articol bine documentat gasiti chiar pe pagina de internet a Texas Instrument Demystifying digital signal processing (DSP) .

Modulul DSP al transceiverului Tulip utilizeaza un microcontroler STM32F407VET6 din generatie recenta al producatorului ST Microelectronics, ST este a cincea cea mai mare companie de semiconductoare din lume, lider de piață în multe domenii. STM32F407VET6 este un microcontroler de înaltă performanță, cu un nucleu, ARM Cortex – M4 pe 32 de biti,intr-o capsula cu 100 de pini (LQFP 100). Acest microcontroler include un set complet de instrucțiuni DSP.

Semnalul de la iesirea modulului Avala (XS8) este conectat la intrarea XS1 a modulului DSP. Circuitele U1, U2,U3,U4 formeaza un filtru dublu trece jos cu frecveta de taiere la 23 KHz, si o dependenta liniara intre faza semnalului si logaritmul frecventei. Circuitele U5 si U6 asigura conectarea si inversarea corespunzatoare a semnalelor I si Q la circuitul U7. La realizarea acestui etaj trebuie sa folositi componente sortate si imperechiate corespunzator pentru a rezulta parametrii cat mai egali pentru cele doua cai. Nu trebuie sa ne facem prea multe probleme deoarece aceste filtre sunt corect calculate, trebuie doar sa le realizam cu componente de calitate si fara greseli. Ar fi foarte greu daca nu imposibil de gasit o componenta montata gresit sau de valoare diferita de cea din schema. Pericolul este destul de mare, avand in vedere diversitatea de inscriptionare a valorilor componentelor SMD (sau lipsa inscriptionarii), ceea ce impune masurarea fiecarei componente pasive. Dezastrul ar fi si mai mare daca am confunda rezistoare cu condensatoare si invers.

Circuitul U7 – CS4272 este un codec stereo, adica un circuit cu doua functii, conversie D/A si A/D (D=digital, A=analog). CS4272 este un produs al firmei Cirrus Logic capabil sa lucreze cu o rata de esantionare de 192 KHz pe 24 de biti. Altfel spus acest circuit converteste semnalele analogice I si Q in omoloagele lor digitale care pe magistrala Port ø ajung la microcontroler unde sunt decodificate. Tot pe Port ø rezultatul decodificarii (demodularii) ajunge inapoi la U7 unde este convertit digital/analog . Semnalele analogice  (de audiofrecventa) rezultate sunt insumate, adaptate de circuitul U8 si trimise la conectorul XS3 de unde prin potentiometrul de volum (dublu) ajung la amplificatorul de audiofrecventa U9 si livrate difuzoarelor.(conectorul XS4) Nu am gasit mentionata valoarea potentiometrului de volum asa ca am ales 50KΩ (logaritmic) recuperat dintr-un receptor auto. (Mi-a placut ca era mic ca dimensiuni si a putut fi montat langa encoderele 1 si 2).

Lantul de emisie functioneaza asemanator. Semnalul de la microfon este amplificat de U11 si formeaza un canal audio, respectiv semnalul de linie este amplificat de U10 si formeaza al doilea canal audio. Aceste semnale sunt convertite A/D de U12 si pe magistrala Port 1 ajung la microprocontroler. Aici are loc procesul de generare a semnalelor I si Q care poarta cu ele semnalele de la microfon sau linie in functie de intrarea aleasa, respectiv tipul de modulatie setat de operator in modulul Controler. Semnalele digitale I si Q se intorc la U12 si sunt convertite D/A. Semnalele rezultate din U12 sunt formatate si adaptate intrarii intr-un filtru dual cu aceleasi caracteristici ca si cel de receptie , frecventa de taiere fiind 9KHz. Si aici este valabil ce am scris mai sus la filtrele de receptie in ce prveste realizarea practica.

Circuitul STM32F407VET6 (U22) asigura prelucrarea semnalelor digitale  atat la receptie cat si la emisie pe baza programului transferat circuitului la programare, si comandat de modulul Controler.

Si la acest modul inainte de lipirea componentelor active, am alimentat modulul DSP cu 12V si am verificat traseele de alimentare la circuite si microcontroler, respectiv la stabilizatoarele de 5V si 3,3 V.  Am lipit apoi toate componentele.

Cateva aspecte din timpul realizarii acestui modul se pot urmari in videoclipul urmator:

Tulip SDR DSP

Pentru programarea microcontrolerului aveti nevoie de programatorul ST LINK V2 cu programul aferent STM32 ST-LINK Utility v3.8.0. si fisierul  DSP.hex, pe care il puteti downloada de aici Programe Tulip SDR. Conectati pini SWDIO, GND, SWCLK de la programator cu pini SWDIO, GND si CLK de pe modulul DSP. Procedati ca si la programarea microcontrolerului din modulul Controler. Tulip SDR Programare microcontroler.

Pentru lucrul in moduri digitale aveti nevoie de semnalele audio inaite de potentiometrul de volum. Conectorul XS2 nu este saparat asa ca am procedat ca in foto de mai jos. Practic conectorul este lipit direct pe rezistoarele R55 si R56.

20160503_175425

Pentru conectorul de linie am lipit un pin suplimentar la masa pentru a putea conecta doua cabluri, unul pentru microfon si unul pentru linie.(fiecare cu masa lui). Vezi foto:

20160503_181358

Realizat corect, modulul nu necesita reglaje si functioneaza OK.

La interconecarea modului in ansamblul transceiverului am constatat o anomalie in ce priveste trecerea de pe emisie pe receptie. Dupa mai multe masuratori si observatii am concluzionat ca valoarea condensatoarelor de la intrarea de receptie C1 si C2 de 47µF nu permite descarcarea suficient de repede a lor, iar tensiunea reziduala perturba functionarea operationalelor din partea de filtrare pana la codec. Nici excursia de tensiune intre condensatoarele de la iesirea din Avala (100µF) si intrarea in DSP nu era corecta pentru condensatoare polarizate, mai ales ca cele de 100µF sunt lagate cu un capat la 12V si cele de 47µF sunt legate cu un capat la 6V. Solutia a fost inlocuirea condensatoarelor C1 si C2 cu condensatori nepolarizati. Experimental am ajuns la valoarea de 1µF (nepolarizat) care mi s-a parut optima.

RECOMANDARE:  INLOCUIESTE CONDENSATORII C1 SI C2 DE 47µF DIN MODULUL DSP CU DOI CONDENSATORI DE 1µF NEPOLARIZATI.

 Nu uita sa conectezi un jumper pentru alimentarea la 12V a parti de filtru de 9KHz.

 Legatura  de la Controler (SYS) XS7 la DSP XS11 se realizeaza ca in figura de mai jos:

Cablu Controler-DSP

Reclame