(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức

(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức(Luận văn thạc sĩ) Áp dụng kỹ thuật cảm biến phổ vào việc cấp phát tài nguyên cho mạng vô tuyến nhận thức

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 04 năm 2013 Phan Giang Châu LỜI CẢM TẠ Em chân thành bày tỏ lịng kính trọng cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy hƣớng dẫn PGS.TS Lê Tiến Thƣờng – Khoa Điện – Điện tử trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM Thầy tận tình hƣớng dẫn, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cho tốt để em hồn thành luận văn tốt nghiệp Những hƣớng dẫn mặt khoa học nhƣ kinh nghiệm nghiên cứu khoa học xã hội Thầy truyền đạt chia sẻ cho em hành trang quý báu theo em suốt trình học tập làm việc sau Em kính chúc Thầy gia đình nhiều sức khỏe, hạnh phúc sống, riêng Thầy tiến xa đƣờng nghiên cứu khoa học Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý thầy cô giảng dạy Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM, đặc biệt quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử hết lòng dạy dỗ, truyền đạt kiến thức nhƣ kinh nghiệm cho em Những kiến thức tảng mà quý thầy cô truyền đạt giúp em nhiều q trình thực luận văn Con vơ biết ơn cha mẹ, ngƣời sinh thành, nuôi dƣỡng, dạy dỗ con, động viên bƣớc đời Con ghi nhớ lời dạy quý báu cha mẹ phải cố gắng học hành nên ngƣời Trên đƣờng sau này, xin nhớ ơn cha mẹ kính chúc cha mẹ dồi sức khỏe Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến anh chị, bạn bè giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực luận văn Chúc anh chị, bạn nhiều sức khỏe thành công sống TPHCM, ngày 24 tháng 03 năm 2013 Học viên Phan Giang Châu TÓM TẮT Ngày nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ không dây ngày tăng cao điều làm cho phổ tần vô tuyến ngày trở nên cạn kiệt Trong đó, phần lớn mạng không dây sử dụng phƣơng pháp cấp phát tài nguyên phổ cố định Đây phƣơng pháp cấp phát tài nguyên phổ không hiệu nhu cầu sử dụng băng thơng có đăng ký thay đổi theo thời gian không gian Sự đời mạng vô tuyến nhận thức – Cognitive Radio nhƣ cách mạng lớn truyền thông đại nhằm giải vấn đề khan phổ nhƣ Đây mạng mà thông số tuyền nhận thay đổi để thực việc truyền thơng cách có hiệu nhằm tận dụng phổ tần rỗi (hay gọi hố phổ) nhƣng không làm ảnh hƣởng đến ngƣời sử dụng phổ tần có đăng ký Đề tài thực việc nghiên cứu, tìm hiểu kỹ thuật cảm biến phổ mạng Conitive Radio chẳng hạn nhƣ: cảm biến dựa lƣợng (energy detection), cảm biến phổ dùng matched filter (matched filter detection) cảm biến đặc tính dựa ổn định vịng (cyclostationary feature detection) áp dụng vào việc cấp phát tài nguyên phổ cho mạng vơ tuyến nhận thức Sau đó, tiến hành mô Matlab 2012a giải thuật cảm biến phổ áp dụng vào việc cấp phát tài nguyên phổ cho mạng vô tuyến nhận thức Đồng thời, đề tài tiến hành khảo sát KIT ARM LM3S2965 triển khai giải thuật cảm biến phổ KIT ARM LM3S2965 Ngày nay, vi xử lý ARM có nhiều ƣu điểm nhƣ: hiệu suất sử dụng lƣợng cao, tốc độ xử lý cao, dễ sử dụng, chi phí thấp… nên ARM đƣợc sử dụng phần lớn thiết bị di động nên đề tài định chọn ARM để triển khai giải thuật cảm biến phổ  -v- ABSTRACT Recently, the increasing demand of wireless services has made the radio spectrum a very scarce resource Moreover, most current wireless networks are characterized by fixed spectrum assignment policies These are known to be very inefficient because licensed bandwidth demands are highly varying along the time and/or space dimensions Cognitive Radio originated as a possible solution for the shortage of the radio spectrum in advanced communication technology Cognitive Radio provide the radio nodes with ability to sense the electro-magnetic environment, make shortterm predictions, and react by adapting transmission parameters to take advantage use of available resources , e.g, spectrum holes with no interference on the licensed users at all This thesis focus on studying spectrum sensing techniques in Cognitive Radio networks such as: energy detection, matched filter detection and cyclostationary feature detection used in spectrum allocation Algorithms to simulate these techniques were tested by using Matlab 2012a Finally, this thesis took a quick look at ARM LM3S2965 KIT and implemented these algorithms of spectrum sensing techniques in ARM LM3S2965 KIT This thesis had chosen ARM LM3S2965 KIT for implementing these technique due to some advantages of ARM technology, for example, high performance, high-speed proccessing, easy to use, low cost, etc ARM technology will be a promising hardware for implementing of Cognitive Radio in the near future  - vi - DẪN NHẬP Trong chuyên đề đề tài tiến hành nghiên cứu tổng quan mạng vơ tuyến nhận thức, cơng trình nghiên cứu tiến hành nƣớc nhƣ giải thuật áp dụng cho việc cảm biến phổ mạng vô tuyến nhận thức Chuyên đề nối tiếp chuyên đề Chuyên đề tiếp tục nghiên cứu sở lý thuyết đặt tảng cho đời mạng vô tuyến nhận thức, kiến trúc mạng mạng vô tuyến nhận thức tiến hành mô chế cấp phát phổ động cho ngƣời sử dụng nhận thức mạng vô tuyến nhận thức Tiếp theo nghiên cứu, mô kỹ thuật giải thuật cảm biến phổ áp dụng cấp phát tài nguyên phổ cho mạng vô tuyến nhận thức đƣợc thực giai đoạn hoàn thành luận văn Đồng thời, phần hoàn thành luận văn đề tài tiến hành khảo sát KIT ARM LM3S2965 triển khai giải thuật cảm biến phổ mô Matlab 2012a KIT ARM LM3S2965  - vii - MỤC LỤC Trang tựa Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM TẠ iv TÓM TẮT v DẪN NHẬP vii MỤC LỤC viii DANH SÁCH CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ TIẾNG ANH xi DANH SÁCH HÌNH xi DANH SÁCH BẢNG xiv Chƣơng 1: TỔNG QUAN .1 1.1 Tổng quan kết nghiên cứu nƣớc 1.2 Mục tiêu, khách thể đối tƣợng nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ đề tài phạm vi nghiên cứu 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 2: KIẾN TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC 2.1 Hố phổ .6 2.2 Vô tuyến đƣợc định nghĩa phần mềm SDR 2.3 Mối liên hệ CR SDR .8 2.4 Sơ đồ khối thiết bị thu phát CR .11 2.5 Kiến trúc mạng mạng vô tuyến nhận thức 13 - viii - 2.6 Các ứng dụng mạng vô tuyến nhận thức 15 2.6.1 Mạng cho thuê – leased network 15 2.6.2 Mạng mesh nhận thức – cognitive mesh networks 16 2.6.3 Mạng khẩn cấp 16 2.6.4 Mạng quân đội 16 2.7 Chuẩn IEEE 802.22 cho mạng không dây cục WRANs 16 2.7.1 Lớp vật lý 802.22 17 2.7.2 Lớp MAC 802.22 17 2.7.3 Cảm biến kênh chuẩn IEEE 802.22 18 2.7.4 Hƣớng nghiên cứu chuẩn IEEE 802.22 20 Chƣơng 3: 22 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC KỸ THUẬT CẢM BIẾN PHỔ 22 Cảm biến phổ dựa lƣợng - Energy detection 23 Cảm biến phổ sử dụng matched filter 26 Cảm biến phổ dựa vào đặc điểm ổn định vòng – Cyclostationary feature based detection 29 Chƣơng 4: 34 MÔ PHỎNG CÁC GIẢI THUẬT CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN PHỔ TRONG MẠNG CR 34 4.1 Cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức dựa lƣợng .34 4.2 Cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng matched filter 35 4.3 Cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức dựa đặc điểm ổn định vòng 37 Chƣơng 5: 39 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM TRÊN KIT ARM LM3S2965 .39 5.1 Cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức dựa lƣợng .39 5.2 Cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng matched filter 40 5.3 Cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức dựa ổn định vòng 42 TRIỂN KHAI GIẢI THUẬT TRÊN KIT ARM .49 - ix - 5.4 Lƣu đồ triển khai giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức KIT ARM 49 5.4.1 Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức dựa lƣợng 49 5.4.2 Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng matched filter 50 5.4.3 Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức dựa đặc điểm ổn định vòng .52 5.5 Kết triển khai giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức KIT ARM 53 5.6 Nhận xét: 54 Chƣơng 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 57 6.1 Kết luận 57 6.2 Hƣớng phát triển đề tài .57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 61 A - GIỚI THIỆU VỀ ARM VÀ KIT ARM LM3S2965 61 I – TỔNG QUAN VỀ ARM CORTEX 61 II – GIỚI THIỆU STELLARIS® LM3S2965 EVALUATION BOARD 76 B - PHƢƠNG PHÁP FFT ACCUMULATION TRONG TÍNH TỐN PHỔ VỊNG .92 -x- DANH SÁCH CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ TIẾNG ANH Viết tắt Diễn giải tiếng Anh AWGN : Additive White Gausian Noise BS : Base Station CPE : Comsumer Premise Equipment CR : Cognitive Radio DFT : Discrete Fourier Transform DSA : Dynamic Spectrum Access FAM : FFT Accumulation Method FCC : Federal Communications Commission FFT : Fast Fourier Transform IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers ISI : Intersymbol Interference MAC : Medium Access Control OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing PSD : Power Spectral Density PU : Primary User SCH : Superframe Control Header SDR : Software Defined Radio SNR : Signal to Noise Ratio SU : Secondary User TV : Television WSS : Wide Sense Stationary DANH SÁCH HÌNH Hình Trang Hình - Tình hình sử dụng phổ Trung tâm nghiên cứu mạng không dây Berkeley (Berkeley Wireless Research Center), Đại học California Berkeley, USA [9] - xi - Hình - Minh họa “Hố phổ” [1] Hình - Cấu trúc phần cứng thiết bị SDR [2] Hình - Cấu trúc phần mềm thiết bị SDR [2] Hình - Mối liên hệ SDR CR [9] Hình - Cơ chế nhận thức hay cịn gọi Cognitive Cycle a) Do Mitola đƣa [3] b) Dạng tổng quát [1] 10 Hình - Kiến trúc vật lý CR a) kiến trúc thiết bị thu phát CR b) kiến trúc front-end RF/analog băng rộng 11 Hình - Kiến trúc mạng vô tuyến nhận thức [1] 13 Hình - Cấu trúc siêu khung cấu trúc khung chuẩn IEEE 802.22 [10] 19 Hình - Cơ chế cảm biến thô tinh hệ thống IEEE 802.22 [10] 19 Hình - Phân loại kỹ thuật cảm biến phổ [1] 22 Hình - Sơ đồ khối cảm biến phổ dựa lƣợng 26 Hình - Sơ đồ khối cảm biến phổ sử dụng matched filter [4] .27 Hình - Sơ đồ khối cảm biến phổ dựa vào đặc điểm ổn định vịng .29 Hình - Tín hiệu ổn định vòng .30 Hình - Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng cảm biến phổ dựa lƣợng .34 Hình - Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng matched filter 36 Hình - Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng ổn định vòng FAM (Phụ lục B) 38 Hình - PSD tín hiệu có PU vị trí 512Hz 2048Hz 39 Hình - PSD tín hiệu thêm SU vị trí 1024Hz 40 Hình - PSD tín hiệu thêm SU vị trí 1536Hz SU vị trí 3072Hz 40 Hình - Tƣơng quan tín hiệu có PU vị trí 512 Hz 2048Hz 41 Hình - Tƣơng quan tín hiệu thêm SU vị trí 1024Hz 42 - xii - Hình A - 11 Sơ đồ khối board LM3S2110 [12][13] A.7 Mô tả phần cứng A.7.1 Board Evaluation LM3S2965 (EVB) Tổng quan vi điều khiển LM3S2965 Phần quan trọng vi điều khiển LM3S2965 ARM Cortex – M3 LM3S2965 chứa nhớ Flash 256 KB, module CAN, nhiều ngoại vi khác Module CAN Chức LM3S2965 module CAN thơng tin đáng tin cậy tốc độ Mbits/s Board bao gồm thu phát CAN chuẩn 10 chân kết nối CAN cho phép phân phối tín hiệu theo chuẩn CAN Một adaptor cho phép dùng cáp CAN theo chuẩn DB-9 Một điện trở 120 Ohm board có tác dụng phân cực cho bus Điện trở bỏ board điểm cuối mạng Bộ thu/phát CAN đƣợc cấu hình phần cứng hỗ trợ tốc độ lên đến Mbits/s Có thể thêm điện trở để giảm tốc độ thu/phát truyền liệu tốc độ chậm khoảng cách dài Clocking - 80 - Vi điều khiển LM3S2965 có dao động chip, nằm board Một thạch anh 8MHz đóng vai trị nguồn xung clock Một PLL nội, đƣợc thiết lập phần mềm, nhân xung clock tới tần số 50MHz để định thời cho lõi ngoại vi Khi bật nguồn, vi điều khiển hoạt động trực tiếp tần số dao động nội 120MHz Reset Vi điều khiển LM3S2965 chia sẻ ngõ vào reset ngồi với hình OLED Trong EVB, nguồn reset đƣợc tạo CPLD, ứng dụng thông thƣờng tạo thành từ việc xếp cổng OR đơn giản Reset đƣợc kích hoạt (tích cực mức thấp) dƣới điều kiện sau:  Nhấn Power-on  Switch đƣợc nhấn  Ở chế độ debug nội cách sử dụng thiết bị điều khiển USB (U5 FT2232) Cấp nguồn LM3S2965 đƣợc cấp nguồn 3.3V Một hạ áp tạo áp 3.3V từ nguồn USB 5V Nguồn 3.3V dùng để cấp nguồn cho mạch Nguồn 15V cấp cho hình OLED Một chuyển đổi trực tiếp nguồn từ 5V để cấp cho loa mà hình OLED Gỡ lỗi Vi điều khiển Stellaris hỗ trợ lập trình sửa lỗi cách JTAG SWD JTAG sử dụng tín hiệu TCK, TMS, TDI TDO SWD cần dây tín hiệu gồm có: SWCLK, SWDIO (có thể có thêm chân SWO khơng) Trình debug xác định giao thức debug đƣợc sử dụng Kiểu gỡ lỗi (xem bảng A – 1) EVB hỗ trợ số thiết lập phần cứng nhƣ bảng sau: - 81 - Mode tự động nhận dạng trạng thái debug cáp Khi phần mềm debug đƣợc kết nối với điều khiển USB EVB, EVB tự động chọn mode làm sáng led debug Ngõ ICDI (mode 2) dùng để lập trình gỡ lỗi cho board CAN nhỏ kit LM3S2110 Chế độ debug mode hỗ trợ boaoard debug sử dụng giao diện debug ngồi Mode tự động đƣợc chọn kết nối với thiết bị nhƣ Segger JLINK KEIL ULINK Chức USB Chip FT2232 thực việc chuyển đổi USB sang giao tiếp nối tiếp FT2232 đƣợc thiết lập để thực port JTAG/SWD (đồng nối tiếp) kênh ARM cổng COM ảo kênh B Chức cho phép liên kết đồng thời máy chủ máy đích sử dụng cáp USB đơn Một EEPROM nối tiếp lƣu trữ thơng tin cấu hình FT2232 LM3S2965 truy cập vào EEPROM Bảng A - Thiết lập chế độ gỡ lỗi Mode Chức debug Sử dụng Cách chọn ICDI nội Debug board, dùng vi điều Mặc định khiển LM3S2965 qua giao tiếp USB ICDI JTAG/SWD header EVB đƣợc dùng nhƣ giao tiếp Liên kết với đối USB sang JTAG/SWD với đối tƣợng bên tƣợng bên khởi động phần mềm debug LED debug màu đỏ sáng lên Từ header JTAG/SWD Dành cho ngƣời thích giao Liên kết khối debug diện debug (nhƣ ULINK, JLINK,…) với EVB - 82 - với JTAG/SWD header Kết nối USB tới JTAG/SWD Chip FT2232 hoạt động theo chế độ nối tiếp JTAG/SWD dƣới điều khiển khối debug CPLD ghép chức JTAG SWD làm việc chế độ SWD, cung cấp đƣờng điều khiển qua đƣờng cáp liệu chiều Cổng COM ảo Cổng COM ảo cho phép ứng dụng Windows (nhƣ HyperTerminal) giao tiếp với UART0 kit LM3S2965 qua USB Khi cài driver cho FT2232 VCP, Windows phân phối số thứ tự cổng COM cho kênh VCP Màn hình OLED  EVB có chức hiển thị đồ họa OLED với độ phân giải 128x64 pixel OLED công nghệ có nhiều ƣu điểm so với hình LCD  Hiển thị chuỗi RiT P14201  128 cột x 64 hàng  Độ tƣơng phản cao (500:1)  Độ sáng lớn (120 dm/m2)  Đáp ứng nhanh Giao diện điều khiển Màn hình OLED có IC điều khiển giao tiếp nối tiếp song song Chế độ giao tiếp nối tiếp đồng SSI đƣợc sử dụng EVB cần chân vi điều khiển Nguồn cung cấp Nguồn 15V đƣợc dùng phân cực hình OLED Chip FAN5331 hãng Fairchild kết nối với linh kiện rời tạo thành chuyển tăng áp Một số linh kiện tạo thành dạng nguồn switching Khi OLED hoạt động, lƣợng nhỏ công suất bị kéo từ nguồn 12V để cấp nguồn cho thiết bị khác - 83 - Màn hình OLED có tuổi thọ khoảng 13.000 giờ, có khuynh hƣớng giảm chất lƣợng ăn mịn giống nhƣ hình CRT hay Plasma Sử dụng số ứng dụng nhƣ screensaver giảm cơng suất hình OLED để kéo dài tuổi thọ hình ứng dụng EVB có sử dụng hình OLED Các linh kiện ngồi khác Loa Bộ chuyển đổi từ tính – âm kết nối với chân PD1/PWM1 qua MOSFET, cho phép có nhiều lựa chọn nhƣ tạo âm từ đơn giản đến phức tạp Sử dụng nguồn 5V giảm nhiễu switching xuống 3.3V Nút nhấn EVB có nút nhấn đa dụng, đƣợc xếp theo dạng chuyển nút điều hƣớng Nút thứ có chức Select LED báo hiệu LED đƣợc kết nối tới chân PG2/PWM0, cho phép lựa chọn cách điều khiển: GPIO PWM (điều khiển độ sáng) Các ngoại vi khác Ngoài CAN JTAG, ngoại vi khác board EVB cần 13 cân Còn lại 40 chân kênh ADC kết nối với mạch A.7.2 Giao tiếp với EVB Một mảng các tín hiệu I/O truy cập giúp EVB dễ dàng giao tiếp với mạch Mọi chân I/O LM3S2965 (ngoại trừ chức JTAG SWD) đƣa bên pad 0.1 inch Hầu hết chân I/O chịu đƣợc điện áp +5V Sử dụng giao giao tiếp gỡ lỗi mạch kit Stellaris LM3S2965 hoạt động nhƣ giao diện gỡ lỗi mạch ICDI, ICDI hoạt động nhƣ adaptor USB sang JTAG/SWD, cho phép gỡ lỗi đối tƣợng board dùng cho vi điều khiển Stellaris - 84 - Bảng A - Danh sách phần cứng cách ly board [12][13] Chân MCU Chức MCU Cách ly Pin 26 PA0/U0RX Virtual COM port receive JP1 Pin 27 PA1/U0TX Virtual COM port transmit JP2 Pin 16 PG3/PWM1 Sound JP5 Pin 31 PA5/SSI0TX OLED display data in JP7 Pin 28 OLED display clock JP6 PA2/SSI0CLK Pin 22 PC7/C2- OLED display data/control select JP3 Pin 29 PA3/SSI0FSS OLED display chip select JP4 Pin 46 PF5 Down switch JP8 Pin 43 PF6 Left switch JP9 Pin 58 PF4 Up switch JP10 Pin 42 PF7 Right switch JP11 Pin 41 PG4 Select switch JP12 Pin 47 PG2/PWM0 User LED JP13 Pin 23 PC6/C2+ Enable +15 V JP14 Hoạt động giao thức gỡ lỗi theo dạng JTAG SWD phụ thuộc vào cấu hình gỡ lỗi IDE - 85 - Bộ gỡ lỗi IDE không phân biệt vi điều khiển EVB Stellaris vi điều khiển Stellaris Yêu cầu chọn thiết bị Stellaris cấu hình Project Hình A - 12 Chế độ giao tiếp ICD [12][13] A.7.3 Mô tả phần cứng board CAN Board CAN sử dụng vi điều khiển Stellaris LM3S2110 để minh họa mạng với nút mạng hoàn chỉnh Booard sử dụng chung với board sử dụng riêng biệt Tổng quan board CAN Vi điều khiển LM3S2110 ARM Cortex – M3 có nhớ Flash 64KB, hoạt động tần số 25MHz, module CAN nhiều ngoại vi khác Vi điều khiển LM3S2110 đƣợc lập trình sẵn chƣơng trình minh họa, thêm vào chức điều khiển âm lƣợng từ xa vào ứng dụng Các chƣơng trình nằm sẵn nhớ Flash chip LM3S2110 chạy đƣợc cấp nguồn Nguồn cung cấp - 86 - Board CAN nhận nguồn 5V từ bus CAN không nên kết nối bus CAN với áp nguồn lớn 10V Nếu bus nguồn nguồn phải cấp nguồn +5V cục cho board LM3S2110 đƣợc cấp nguồn 3.3V từ hạ áp Lập trình gỡ lỗi Chuẩn header đƣờng hỗ trợ lập trình sửa lỗi theo chuẩn JTAG SWD, sử dụng board LM3S2965 chế độ ICDI giao tiếp gỡ lỗi đầy đủ chức Giao diện Hai nút nhấn LED đơn tạo giao diện đơn giản, dễ dàng mở rộng tiềm board cách dùng I/O A.7.4 Chi tiết kết nối linh kiện EVB CAN board Hình A - 13 Kết nối board CAN LM3S2110 [12][13] - 87 - Hình A - 14 Bố trí lịnh kiện board EVB [12][13] - 88 - Bảng A - Các chân I/O kết nối qua header [12][13] Mô tả Chân Chân Mô tả Mô tả Chân Chân Mô tả GND 40 39 +3.3 V +12 V 41 42 +5 V PB5/C1- 38 37 PB6/C0+ GND 43 44 GND PD4/CCP3 36 35 PB4/C0- PB7/TRST 45 56 PH0/PWM2 PD6/FAULT 34 33 PD5/CCP4 PH1/PWM3 47 48 PH2/IDX1 ADC1 30 29 ADC0 PC3/TDO 51 52 PE3/SSI1TX ADC3 28 27 ADC2 GND 53 54 PE2/SSI1RX GND 26 25 PD0/CAN0RX PE1/SSI1FSS 55 56 PE0/SSI1CLK PD2/U1RX 24 23 PD1/CAN0TX PB3/I2CSDA 57 58 PB2/I2C0SCL PG3/PWM1* 22 21 PD3/U1TX PB1/CCP2 59 60 GND GND 20 19 PG2/PWM0* PF1/CAN1TX 61 62 PB0/CCP0 PG1/U2TX 18 17 PG0/U2RX PF3/PWM5 63 64 PF2/PWM4 PC7/C2-* 16 15 PC6/C2+* OSC32OUT 65 66 PF4* PC5/C1+ 14 13 PC4/PHA0 PF0/CAN1RX 67 68 OSC32IN GND 12 11 PA0/U0RX* PF6* 69 70 PF5* PA1/U0TX* 10 PA2/SSI0CLK* PG4* 71 72 PF7* PA3/SSI0FSS PA4/SSI0RX PG5/CCP5 73 74 GND PA5/SSI0TX* PA6/I2CSCL PA7/I2C1SD PG6/PHA1 +3.3V * A GND - 89 - Bảng A - Cấu hình chân JTAG/SWD [12][13] Chức Chân Chức Chân +3.3 Va NC NC GND TDI GND TMS GND TCK 10 GND NC 11 12 GND TDO 13 14 GND NC 15 16 GND NC 17 18 GND NC 19 20 GND Ghi chú: (a) 3.3V, mA trƣờng hợp Debug out Các chân I/O board EVB LM3S2965 EVB có 57 chân I/O, 15 chân nguồn chân kết nối với tinh thể thạch anh tổng số 74 chân Các kết nối hàn dây trực tiếp chân sử dụng header lõi 0.1 inch Trong bảng bên dƣới, kí hiệu có dấu “*” cho biết tín hiệu đƣợc sử dụng chức bình thƣờng mạch Bình thƣờng, nên cắt jumper đƣợc liên kết (JP1-JP15) trƣớc dùng để giao tiếp bên Trong kiểu vào ICDI board EVB LM3S2965 hỗ trợ cấu hình 20 chân JTAG/SWD ARM Cấu hình chân tƣợng tự dùng gỡ lỗi qua giao tiếp SWD JTAG Phần mềm gỡ lỗi chạy PC xác định giao thức đƣợc sử dụng Board Stellaris có 2x10 chân 0.1 inch với tín hiệu thể nhƣ - 90 - bảng, tín hiệu đƣợc áp dụng cho MCU Stellaris ngồi debug SWD/JTAG ngồi ICDI khơng điều khiển tín hiệu RST (reset thiết bị) TRST (reset kiểm tra) Cả chức reset đƣợc thực nhƣ lệnh JTAG/SWD nên khơng cần tín hiệu Theo khuyến cáo, chân GND phải đƣợc kết nối, nhiên, cách giao diện debug phải kết nối chân 18 số chân GND lại phải nối GND  - 91 - B - PHƢƠNG PHÁP FFT ACCUMULATION TRONG TÍNH TỐN PHỔ VỊNG Theo Phillip E Pace [16] có phƣơng pháp để tính phổ vịng là: timesmoothing accumulation FFT (Fast Fourier Transform) direct frequencysmoothing accumulation FFT Mặc dù hai phƣơng pháp tạo phổ vòng nhƣ nhƣng phƣơng pháp time-smoothing hiệu tính tốn phân tích phổ vịng Trong phạm vi đề tài nghiên cứu phƣơng pháp time-smoothing Trong phƣơng pháp FFT Accumulation [14], [15], [17], giải điều chế phức đƣợc ƣớc lƣợng cách trƣợt 𝑁’ điểm FFT, sau đƣa tần số tần số dải Đê ƣớc lƣợng hiệu hơn, FFT 𝑁’ điểm chuyển sang liệu dạng khối 𝐿 mẫu (đƣợc gọi channelization) Có nghĩa L điểm liệu đƣợc bỏ qua lần tính tốn FFT 𝑁’ điểm Giá trị L đƣợc chọn cho 𝐿 = 𝑁′ , tăng hiệu tính tốn, giảm thiểu rò rỉ chồng phổ chu kỳ Giá trị 𝑁’ đƣợc xác định theo độ phân giải mong muốn (về mặt tần số - ∆𝑓) đƣợc sử dụng giải thuật, với: 𝑁′ = 𝑓𝑠 ∆𝑓 (B - 1) Giá trị 𝑁’ phải đƣợc chọn cho thỏa điều kiện lớn số phƣơng trình B – để tận dụng ƣu điểm FFT mà khơng có tƣợng zero-padding Với 𝑓𝑠 tần số lấy mẫu Sau tính tốn giải điều chế phức xong, ta lấy chuỗi giá trị nhân với dạng liên hiệp phức chuỗi ta có đƣợc phổ vịng theo phƣơng pháp time-smoothing FFT Accumulation với giá trị trung bình FFT P điểm P đƣợc xác định theo tần số vòng mong muốn ∆∝, 𝑃= 𝑓𝑠 𝐿 ∆∝ (B - 2) Giá trị 𝑃 phải đƣợc chọn cho thỏa điều kiện lớn số phƣơng trình B – để tận dụng ƣu điểm FFT mà khơng có tƣợng zeropadding - 92 - Hình B - Tính tốn giải điều chế phức Hình B - Triển khai phƣơng pháp FFT Accumulation Điểm mạnh giải điều chế phức không cần phải ý đến hệ số điều chỉnh lệnh pha trình xếp chồng Số nhân cuối (ở hàm mũ phức) hình B – phần hiệu chỉnh cho trình xếp chồng Trong đề tài sử dụng Matlab để tính tốn vẽ phổ vịng tín hiệu Chƣơng trình Matlab đƣợc liệt kê phần phụ lục E Các tín hiệu ngõ vào cần thiết phƣơng pháp tần số lấy mẫu 𝑓𝑠 , độ phân giải tần số mong muốn ∆𝑓, độ phân giải tần số vòng mong muốn ∆∝  - 93 - ... thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng cảm biến phổ dựa lƣợng .34 Hình - Lƣu đồ giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến. .. giải thuật cấp phát tài nguyên phổ cho ngƣời sử dụng CR mạng vô tuyến nhận thức sử dụng cảm biến phổ dựa lƣợng - 34 - Tiến hành mô giải thuật cảm biến phổ dựa lƣợng để cấp phát tài nguyên phổ cho. .. tảng cho đời mạng vô tuyến nhận thức, kiến trúc mạng mạng vô tuyến nhận thức tiến hành mô chế cấp phát phổ động cho ngƣời sử dụng nhận thức mạng vô tuyến nhận thức Tiếp theo nghiên cứu, mô kỹ thuật