单片机与DSP中的基于单片机的跳频控制器的设计与实现

1 引言        跳频就是“多频、选码、频移键控”，即用伪码序列构成跳频指令来控制频率合成器，并在多个频率中进行选择的移频键控。       跳频通信具有抗干扰、抗截获的能力，并能做到频谱资源共享，所以，在当前现代化的电子战中，跳频通信已显示出巨大的优越性，它是战术无线电通信抗干扰措施的具体体现。另外，跳频通信也正应用到民用通信中，以抗衰落、抗多径、抗网间干扰和提高频谱利用率。       跳频控制器是跳频通信系统中的核心部件，具有跳频图案的产生、同步、自适应控制等功能。我们研制了超短波跳频通信系统中的跳频控制器。下面详细讨论其设计与实现。       2 跳频控制器设计       2 跳频控制器设计与实现 跳频通信是一种先进的通信方式，通过使用伪码序列来控制频率合成器，使得通信系统可以在多个频率之间快速切换，从而达到抗干扰和抗截获的效果。这种技术在军事电子战中有着重要的应用，同时也在民用通信中被用来提升频谱利用率和增强通信的稳定性。 跳频控制器作为跳频通信系统的关键组件，它的主要职责包括生成跳频图案、同步通信双方以及执行自适应控制。设计一个高效的跳频控制器，需要考虑以下几个主要的技术参数： 1. **跳频带宽**：控制器应支持较宽的跳频带宽，以覆盖所需的工作频率范围，如30MHz至87.975MHz。 2. **跳频频率数**：控制器应能够切换多个频率，例如256个不同的频率点，以实现更复杂的频谱利用策略。 3. **跳频速率**：快速的跳频速率可以提高通信的安全性和抗干扰能力，例如203跳/秒。 4. **跳频序列周期**：周期需足够长，超过1011bit，以增加破解的难度。 5. **同步时间**：首次同步时间应小于0.5s，迟后入网同步时间小于6s，保证通信效率和可靠性。 6. **同步可靠性**：在一定误码率下（如10^-1），保持较高的同步概率（如95%）。 7. **组网能力**：支持128个网络，并具有迟入网功能，适应多用户环境。 8. **跳频密钥量**：提供大量的跳频密钥，大于2^64，增加安全性。 在硬件系统的设计中，跳频控制器通常由以下几个模块组成： 1. **微处理器模块**：由87C51FB单片机为核心的CPU，负责生成控制信号，协调整个控制器的工作。 2. **基带模块**：包括射频音频接口、增量调制器、FIFO控制器、Bit同步器和伪随机码发生器，处理信号的编码和同步。 3. **接收模块**：包含相关器、同步检测器和TOD解码器，用于接收数据的处理和同步检测。 4. **定时模块**：提供精确的定时控制信号，确保跳频的准确执行。 5. **系统模块**：作为各个单元之间的接口，协调整个系统的运作。 跳频控制器的工作流程大致如下：数字化的发送信号经过FC的串入并出寄存器组织，由CPU存储并发送给FIFO。FC还有一个并入串出寄存器，数据从这里移出并发送给收发信机。同步信号和频率变化由FC根据预设的跳频图案控制，确保数据在正确的时间点发送。 设计一个基于单片机的跳频控制器，需要综合考虑各种技术参数，优化硬件模块设计，并确保通信的同步、可靠性和安全性。这样的控制器在现代通信系统中扮演着至关重要的角色，尤其是在对抗干扰和保障信息安全的场景中。