1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

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

114 10 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888 8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888 8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888 8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888 8888888888888888888888888888888888888888888Type equation here LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN GIANG CHÂU ÁP DỤNG KỸ THUẬT CẢM BIẾN PHỔ VÀO VIỆC CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS LÊ TIẾN THƢỜNG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 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 hoàn 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 trình thực luận văn Con vô 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 ln dồi sức khỏe Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến anh chị, bạn bè giúp đỡ suốt 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 khơng dây sử dụng phƣơng pháp cấp phát tài nguyên phổ cố định Đây phƣơng pháp cấp phát tài nguyên phổ khơng hiệu nhu cầu sử dụng băng thơng có đăng ký thay đổi theo thời gian khơng 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 thơng số tuyền nhận thay đổi để thực việc truyền thơng cách có hiệu nhằm tận dụng phổ tần rỗi (hay cịn gọi hố phổ) nhƣng khơng 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 vòng (cyclostationary feature detection) áp dụng vào việc cấp phát tài nguyên phổ cho mạng vô tuyến nhận thức Sau đó, tiến hành mơ 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- 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 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 2.2 Vô tuyến đƣợc định nghĩa phần mềm SDR 2.3 Mối liên hệ CR SDR 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- Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan kết nghiên cứu ngồi nƣớc Theo FCC, phổ tần có đăng ký đƣợc sử dụng trung bình khoảng 15-85% [1] đặc biệt phổ tần GHz đƣợc sử dụng nhƣ nghiên cứu đƣợc thực Berkeley [5] Kết đo đạt việc sử dụng phổ (hình – 1) nhƣ sau: sử dụng phổ dải tần 3-4 GHz 4-5 GHz chiếm lần lƣợt 0.5% 0.3% Từ cân đối này, toán lớn đặt cho nhà nghiên cứu tìm phƣơng pháp truyền thơng nhằm tận dụng phổ tần rỗi Hình - Tình hình sử dụng phổ Trung tâm nghiên cứu mạng không dây Berkeley (Berkeley Wireless Research Center), Đại học California Berkeley, USA [9] Nhƣ đề cập trên, phần lớn mạng không dây sử dụng phƣơng pháp cấp phát phổ cố định Đây phƣơng pháp cấp phát không hiệu nhu cầu băng thơng có đăng ký thay đổi nhiều theo thời gian không gian Từ khó khăn nhƣ nêu trên, Joseph Mitola III [3] công tác KTH, Học Viện Công Nghệ Hoàng Gia (The Royal Institute of Technology), Stockholm, Thụy Điển lần đƣa ý tƣởng mạng mạng vô tuyến nhận thức - Cognitive Radio (CR) -1- Mạng CR lĩnh vực mẻ đầy triển vọng cho truyền thông không dây năm gần Việc thiết kế hệ thống CR đáp ứng đƣợc yêu cầu mạng CR vô quan trọng nhằm tận dụng đƣợc phổ tần rỗi Điều có nghĩa giải đƣợc vấn đề hạn hữu phổ tần mạng di động Cognitive radio (CR): sóng vô tuyến dựa nhận thức CR mô hình sử dụng cho truyền thơng khơng dây, mơ hình mạng nút mạng thay đổi tham số truyền nhận (các tham số: phổ hoạt động, điều chế, cơng suất truyền tải) để truyền thơng có hiệu nhằm tránh nhiễu với ngƣời sử dụng có đăng ký khơng đăng ký Sự thay đổi tham số dựa việc kiểm tra số yếu tố bên bên ngồi mơi trƣờng vô tuyến, chẳng hạn nhƣ phổ tần số vô tuyến, hành vi ngƣời sử dụng tình trạng mạng Sự linh hoạt làm cho CR tận dụng phổ tần không sử dụng, cải thiện tốc độ độ tin cậy dịch vụ không dây Chức CR :  Cảm biến phổ: phát phổ không sử dụng chia sẻ phổ mà không gây nhiễu cho ngƣời sử dụng khác Yêu cầu quan trọng mạng CR cảm biến hố phổ Việc phát PU cách hiệu để phát hố phổ Kỹ thuật cảm biến phổ chia thành loại:  Phát thiết bị phát: CR phải có khả xác định tín hiệu từ thiết bị phát PU xuất phổ định  Phát hợp tác  Phát dựa nhiễu  Kiểm sốt phổ: nắm đƣợc phổ có sẵn tốt để đáp ứng yêu cầu truyền thông ngƣời sử dụng CR phải định dải phổ tốt để - 2- đáp ứng yêu cầu QoS qua tất dải phổ có sẵn Chức kiểm sốt chia thành:  Phân tích phổ (spectrum analysis)  Quyết định phổ (spectrum decision)  Tính di động phổ: đƣợc định nghĩa nhƣ trình ngƣời sử dụng CR thay đổi tần số hoạt động Các mạng CR hƣớng đến sử dụng phổ động cách cho phép đầu cuối hoạt động dải tần số có sẵn tốt nhất, đảm bảo u cầu truyền thơng liên tục suốt q trình chuyển tiếp sang phổ tốt  Chia sẻ phổ: cung cấp phƣơng pháp lập lịch phổ hợp lý Một khó khăn việc sử dụng phổ mở chia sẻ phổ Có thể xem giống nhƣ vấn đề điều khiển truy cập môi trƣờng (Medium Access Control – MAC) tồn hệ thống Ở Việt Nam, lĩnh vực mẻ nên số lƣợng đề tài nghiên cứu lĩnh vực cịn Một số đề tài điển hình đề tài Thạc sỹ Trƣơng Minh Chính,“Cảm nhận phổ theo mơ hình phân tán hợp tác mạng radio có ý thức kỹ thuật lấy mẫu nén” Hay đề tài sinh viên Lê Đình Huy “Cảm nhận phổ hợp tác vơ tuyến có ý thức (Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio)”,và đề tài hai sinh viên Mai Thanh Nga Trần Ngọc Dũng:“Nghiên cứu thiết kế anten phương pháp ước lượng phổ cho hệ thống vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio)”.Một đề tài khác nghiên cứu ảnh hƣởng fading đến hệ thống mạng vô tuyến nhận thức Lâm Sinh Công “Effect of Shadowing/fading in Cognitive Radio System”,… Một số cơng trình nghiên cứu nước ngồi: báo [5] ngƣời ta dùng phƣơng pháp cảm biến đặc tính dựa ổn định vịng để phát tín hiệu PU Trong viết [1] đề cập kiến trúc CR nêu phƣơng pháp cảm biến phổ dựa lƣợng, cảm biến dùng matched filter cảm biến đặc tính dựa ổn định vòng -3- 1.2 Mục tiêu, khách thể đối tƣợng nghiên cứu Từ phân tích trên, mục tiêu đề tài nghiên cứu kỹ thuật cảm biến phổ mạng vô tuyến nhận thức Khách thể nghiên cứu mạng vô tuyến nhận thức Đối tƣợng nghiên cứu tham số phổ mạng vô tuyến nhận thức, cách thức phát có hay khơng diện PU môi trƣờng SU hoạt động 1.3 Nhiệm vụ đề tài phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu, tìm hiểu hệ mạng khơng dây mạng vơ tuyến nhận thức tìm hiểu kỹ thuật cảm biến phổ để nhận biết diện Pu môi trƣờng mà SU hoạt động Song, điều kiện khơng cho phép thời gian nhƣ thiết bị tài liệu nghiên cứu nên đề tài giới hạn số nhiệm vụ sau:  Tìm hiểu tình hình thực tế việc sử dụng phổ tần nay, yêu cầu cấp thiết đặt  Tìm hiểu tổng quan mạng vô tuyến nhận thức  Nghiên cứu giải thuật cảm biến phổ áp dụng mạng vơ tuyến nhận thức nhằm tối ƣu hóa việc sử dụng tài nguyên phổ  Bên cạnh đó, đề tài tiến hành tìm hiểu cấu trúc phần cứng ARM - CORTEX 32bits LM3S2965  Triển khai giải thuật cảm biến phổ mô phần mềm Matlab KIT ARM Phạm vi nghiên cứu: thời gian thực đề tài tháng để nghiên cứu tài liệu, nghiên cứu giải thuật thực đề tài nƣớc; nghiên cứu áp dụng mô giải thuật cảm biến phổ cấp phát tài nguyên phổ cho mạng vô tuyến nhận thức Đồng thời, đề tài tiến hành triển khai giải thuật mô phần mềm Matlab KIT ARM LM3S2965 -4- 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 thơng 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 thông tin cấu hình FT2232 LM3S2965 khơng thể truy cập vào EEPROM Bảng A - Thiết lập chế độ gỡ lỗi Mode Chức debug ICDI nội ICDI JTAG/SWD Từ JTAG/SWD 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 công 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 Pin 26 PA0/U0RX Pin 27 PA1/U0TX Pin 16 PG3/PWM1 Pin 31 PA5/SSI0TX Pin PA2/SSI0CLK Pin 22 PC7/C2Pin 29 PA3/SSI0FSS Pin 46 PF5 Pin 43 PF6 Pin 58 PF4 Pin 42 PF7 Pin 41 PG4 Pin 47 PG2/PWM0 Pin 23 PC6/C2+ 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 hồn 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 khơng có 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 Mô tả Chân GND 39 +12 V 42 PB5/C1- 37 GND 44 PD4/CCP3 35 PB7/TRST 56 PD6/FAULT 33 ADC1 PH1/PWM3 PC3/TDO 29 ADC3 GND 27 GND PE1/SSI1FSS 25 PD2/U1RX PB3/I2CSDA 23 PB1/CCP2 * PG3/PWM1 21 52 54 56 58 60 PF1/CAN1TX GND 62 19 PF3/PWM5 PG1/U2TX 17 64 OSC32OUT * PC7/C2- 15 66 PF0/CAN1RX PC5/C1+ 13 68 PF6* GND 11 PA1/U0TX 70 PG4* * 72 PG5/CCP5 PA3/SSI0FSS * PA5/SSI0TX 74 * PA7/I2C1SD A 48 GND -89- Bảng A - Cấu hình chân JTAG/SWD [12][13] Chức +3.3 Va NC TDI TMS TCK NC TDO NC NC NC 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 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 không 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 vịng 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 ’ điểm FFT, sau đƣa tần số tần số dải Đê ƣớc lƣợng hiệu hơn, FFT ’ điểm chuyển sang liệu dạng khối mẫu (đƣợc gọi channelization) Có nghĩa L điểm liệu đƣợc bỏ qua lần tính tốn ′ FFT ’ điểm Giá trị L đƣợc chọn cho = 4, tăng hiệu tính tốn, giảm thiểu rò rỉ chồng phổ chu kỳ Giá trị ’ đƣợc xác định theo độ phân giải mong muốn (về mặt tần số - ∆ ) đƣợc sử dụng giải thuật, với: ′ = Giá trị ’ 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 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 vòng 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 ∆∝, = Giá trị phải đƣợc chọn cho thỏa điều kiện lớn số phƣơng trình B – để tận dụng ƣu điểm FFT mà khơng có tƣợng zero-padding -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 , độ phân giải tần số mong muốn ∆ , độ phân giải tần số vòng mong muốn ∆∝  -93- ... 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. .. 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. .. 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

Ngày đăng: 03/12/2021, 09:51

Xem thêm:

w