专题 技 术 与 工 程 应 用 基 于 DSP的 FSK 调 制 系统 的 C语 言算 法 实现 (内蒙古科 技大 学 信息工 程 学院 ， 内蒙古 包 头 014010) 史 明 泉 摘 要 频 移 键 控 (Frequency Shift Keying， FSK) 是 信 息 传 输 中 使 用 得 较 早 的 一 种 调 制 方 式 ， 其 主 要 优 点 是 实 现 起 来 较 容 易 ，抗 噪 声 与 抗 衰 减 的 性 能 较 好 ，在 中 低 速 数 据 传 输 中得 到 了 广 泛 的 应 用 。 阐 述 了 FSK 的 基 本 原 理 ， 基 于 TI公 司 的 TMS320VC5402 DSP (数 字 信 号 处 理 器 ) 硬 件 平 台 ， 分 析 了 FSK调 制 系 统 的 编 程 思 路 并 用 C语 言 实 现 其 算 法 ，通 过 仿 真 验 证 了 该 FSK调 制 系 统 的 准 确 性 和 可 行 性 。 关 键 词 FSK；数 字 信 号 处 理 ；DSP；算 法 中 图分 类 号 TN713 文 献 标 识 码 A 文章 编 号 1003—3106(2011)11—0056—02 Algorithm Im plem entation of FSK Based on DSP (Inner Mongolia Unive~ity of Science and Technology，Baotou Neimenggu 014010，China) SHI M ing—quan Abstract FSK is a prior modulation scheme in the information transmission， and has many advantages such as its convenience to realize，anti—noise and anti—attenuation，SO it is widely used in medium—and low—speed data transmission．Firstly，its structure is discussed in this paper，and FSK based on TM S320VC5402 DSP is designed．Then the algorithm of FSK is analyzed and realized with C Language．Finally， its accuracy and feasibility are verified． K ey words ~equeney shift keying；digital signal processing； DSP；algorithm 0 引 言 便 是采 用键控 法 ，即用受矩 形 脉 冲序列 控 制 的开 关 电路对 2个不 同的独 立频 率源 进行 选通 。 在 通信 领 域 ，经 常需 要 将 基 带信 号 进 行某 种 调 制 ，使其 适合 于 信 道 传 输 。FSK即 为 常用 的一 种 数 字 调制 方式 。传 统模拟 调制 系统 中大量采 用分 立元 件 ，体 积较 大 ，电路复杂 。 由于模 拟元 件 自身参 数 的 离 散性 和受 环境 温度 、湿度 等 因素影 响 ，导 致 系统稳 2 FSK 调 制 的 C语 言 算 法 实现 这里采用 纯 数 字 的调 制 方 法 ：先 把 2种 频 率 的 波形 数据 存储 起 来 ，当调 制 数据 为 1时选 择 频率 为 的正 弦波 形输 出 ；当调 制数 据 为 0时 ，选 择 频 率 定性 较 差 。这 里 提 出 了 一 种 基 于 DSP技 术 的 FSK 调 制 的数字 实现 方法 ，提高 了系统 的稳定性 ，克服 了 模 拟调 制 的弊端 … 。 为 (事先 已设 置 成 =4* W2)的正 弦 波 形 输 出 。显然 这与 上述 的键控 法是一 致 的 。当然可 以采 用其 他 的调制 方法 ，但 此 方法最 简单 、运算 速度 也最 1 FSK 调 制 原 理 快 。 FSK是 利 用载 波的频 率参 量来 携 带数 字 信 息 的 调 制 方 式 。 常 用 的 是 二 进 制 频 率 键 控 信 号 ，即 2FSK，用 载频 W1表 示数 字信 息 “1”，用 载 频 表示 数字 信 息“0”，而 W。和 W2之 间 的变 化 是 瞬 间完 成 的l】’ ，表达 式 为 ： ， ： fAsinw- ，数字信息为 1 ¨ lAsin ， ，数字信息为0。 … ¨ 容 易想 到 ，2FSK信 号 可利用 一个 矩 形 脉 冲序列 对 一个 载波 进行 调频 而获得 。这正是 频率 键控 通信 方式 早期 采用 的 实 现方 法 ，也 是利 用 模 拟 调 频 法实 现数 字调 频 的 方 法 ¨2 J。2FSK信 号 的另 一 产 生 方 法 2．1 DSP；l-编 编程 与 C语 言编 程 ．4 J 由于汇 编语 言指令 与芯 片 的结 构 紧 密相 关 ，因 此采 用汇 编语 言编 写 DSP程 序 ，可 以有 效 减 少程 序 的运 算量 和存 储量 ，具有 代码效 率 比较 高的优 点 ，这 对 于运 算 资源 和 存 储 资 源 有 限 的 DSP系 统来 说 是 十分 有用 的。然 而 ，基 于 汇 编 语 言 开 发 DSP程 序 ， 由于 需要 掌握 每一 条 汇 编 指令 的用 法 ，因此 程 序 开 发 的周期 相对 较长 ，且 编 写 的程 序 可读 性 和可 移植 性较 差 ，软件 的修改 和升 级相 对也 比较 困难 。反之 ， 用 C语 言编写 的 DSP芯 片的 软件 ，可 以使 DSP芯 片 收 稿 日期 ：2011-08．17 56 2011 Radio Engineering Vo1．41 No．11 

专题 技 术 与 工 程 应 用 的开发 速度 大大 提 高 ，也使 程 序 的修 改 和 移植 变得 (n)和 输 出信 号 Y(n)的 时 域 波 形 。 输 入 信 号 波 十分方 便 。 当然 ，采用 c语 言开 发程 序 ，首先 要将 C 语 言编 译 为汇编 ，这样 就 比汇编 程序 多 了一步 ，导致 形如 图 1所示 。 图 1中能看 到 的短线 对应 的是调 制 数据 为 1，恰 好 为 7个 短 线 ，这 和 输 入 待 调 制 序 列 运行 相 对较 慢 。综 上 所 述 ，采用 汇 编 语 言 与 C语 言 (n)是 一致 的 。调制 后 的输 出波形 如 图 2所示 。 的混合 编程 。 2．2 数 据 的 选 取 与 产 生 待调 制 数 据 (／7,)选 取 为 一 8个 数 的 序 列 ： (n)= {1，1，0，1，1，1，0，1}。 选 取 的频 率 W = 4 000 Hz，W，=1 000 Hz，抽样 频 率 l8 kHz，2个 不 同 频 率信 号 的产生 代码如 下 ： 2 1 芒 0 - 1 ． 2 1 2 3 4 5 6 7 8 n f个 f0r(i=0；i<64；i++){ 图 1 输 入 待 调 制 信 号 X(n)的 波 形 0 [i]=(int)(sin(i*2*3．141 59*4 000／18 mO)*32 768)； b[i]：(int)(sin(i*2*3．141 59 *1 000／18 000)*32 768)； } ， 频率 为 的正 弦波 形 经抽 样 后 得 到 64个 点 ， 存放 在 数组 n中 ；频 率 为 W 的 正 弦 波形 经 抽 样 后 得 到 64 个 点 ，存 放 在 数 组 b 中 。 由 于 TMS320VC5402 DSP是 一 款 定 点 的 16位 DSP芯 片 ， 在定 点 DSP中 ，表示 数字 要 用 Q表 示 法l4 J。根 据 该 算法 中数 字 的大小 范 围 ，选用 Q15格 式 。 2．3 FSK调 制 系统 实现 所 采 用 的 开 发 工 具 是 CCS(Code Composer Studio)是 TI推 出 的用 于 开 发 其 DSP芯 片 的继 承 开 发调 试 工具 ，它集 编 辑 、编译 、链 接 、软件 仿 真 、硬 件 调试 和实 时跟 踪 等 功 能 于一 体 ，极 大 地 方 便 了 DSP xl0 4 2 ￡ 0 - 2 ． 4 0 1O0 200 300 400 500 n／个 图 2 调 制 信 号 e( J的 波 形 从 图 2中可 以看 出 ，当输 入序 列 为 1时 ，输 出 为 高频调 制 波 ；当输 入 序 列 为 0时 ，输 出 为 低 频 调 制 波 ；与 图 1所 示一 一对 应 ，实现 了用不 同的频率 变化 传 递数 字信 息 ，完成 了 FSK调 制 。 程序 的设 计与 开发 ，此外 它还 提供 图形 显示 功 能 ，方 便 用 户观 察特定 地址 的波 形 [ 。 3 结 束 语 在 CCS中实现 FSK调制 系统 的 主要代 码如 下 ： for(i=0；i<8；i++){ if(in[i]= =1) for(j=0；j<64；j++) {Y[k]_ k++；} else for(j=0； <64； ++) {y[k]=b[ ]； k++；} 此外 ，还需 向工 程 中添 加 fsk．cmd、rts．1ib文 件 。 其 中 rts．1ib文 件是 TI提供 的运 行 时 支 持库 ，如果 是 c代 码写 的 源 程 序 ，必 须 要 包 含 该 库 ，该 库 由 TI公 司做好 了 ，放 在 CCS的 cgtools＼lib中 ，源代 码 TI网 站可 以下 载 。 2．4 仿 真 结 果 分 析 介 绍 了一 种基 于 DSP的 FSK调 制 系 统 的 实现 方 法 。系统 采用 c语 言进行 软件 编 写 ，参 数 修 改方 便 ，并 具 有 较 强 的可 移 植 性 。其 原 理 简 单 ，易 于 实 现 。相 比传 统模 拟 调 制方 式 ，这种 数 字 调 制 方 式具 有较 好 的稳 定性 和 抗 干扰 能 力 ，在 通 信 领 域 中具有 较 强 的实 用性 。 ．1◆ 参 考 文 献 [1] 赵 菁 ，文 时 祥 ．FSK／PSK 调 制 的 FPGA 实 现 [J]． Electronic Sci·& Tech，2010，24(4) ：64 —66． [2] 樊 昌信 ．通 信 原 理 [M]．北 京 ：国 防 工 业 出版 社 ，2001． [3]张 雄 伟 ．DSP芯 片 的原 理 与 开 发 应 用 [M]．北 京 ：电 子 工 业 出 版 社 ，2009． [4] 乔 瑞 萍 ，崔 涛 ，张 芳 娟 ．TMS320C54X DSP原 理 及 应 用 [M]．西 安 ：西 安 电子 科 技 大 学 出版 社 ，2005． [5]彭 启 琮 ，管 庆 ．DSP集 成 开 发 环 境 ：CCS及 DSP／BIOS 的原 理 与 应 用 [M]．北 京 ：电 子 工 业 出 版 社 ，2004． 作 者 简 介 史 明 泉 男 ，(1981一 )，内 蒙 古 科 技 大 学 信 息 学 院 讲 师 ，硕 士 。 采用 CCS的 图形显 示 功 能 ，分 别 观察 输 入 信 号 主 要 研 究 方 向 ：DSP的 软 硬 件 开发 。 2011年 无 线 电工程 第 41卷 第 11期 57