2.1. Разработка структурных схем передающего и приёмного трактов устройств  системы – на основе SDR
. Пояснение функциональной схемы.
  Термином SDRобозначают цифровые системы радиосвязи, в которых задачи обработки сигнала решаются в основном программными средствами.
Идея идеального SDR:
  Идеальная реализация SDR приёмника – подключение антенны непосредственно к АЦП. Программное обеспечение обрабатывает поступающий поток данных и преобразует их в требуемую форму. Идеальный SDR-передатчик функционирует аналогично. Программное обеспечение формирует поток данных, который поступает в ЦАП, подключённый к антенне.
Рисунок 1. Идеальная реализация SDR
Из-за существующий ограничений аппаратных средств идеальная концепция далека от реальности. Причина это АЦП, которые недостаточно быстры для работы в широкой полосе радиоспектра или не имеют достаточного динамического диапазон, чтобы оперировать с сигналами, имеющими огромную разницу уровней в этом спектре. Поэтому применяется фильтр-преселектор (403 МГц), который играет важную роль при избирательности сигнала. Узкополосный преселектор значительно ослабляет сигнал на побочных частотах (усиление сигнала при приёме).
В настоящее время реализация SDR возможна только на низких частотах, поэтому в реальных устройствах проблема высококачественной оцифровки принимаемых ВЧ сигналов решается их переносом на низкую частоту. Для этого используется смеситель и опорный генератор.
Теперь, зная все основные элементы, постараюсь привести пример структурной схемы устройства на основе SDR (некоторые из элементов будут расписаны в п.2.2. и на самом деле схема рисовалась в последнюю очередь).
Рисунок 2. Структурная схема передающего и приёмного тракта
2.2. Определение требований к параметрам модулей структурных схем, практический выбор компонентов.
  В п.1.1. КП, когда определялись элементы радиомаяка (рисунок 2, первая статья), в составе каждого устройства находился радиомодем, т.е. мобильный приёмопередатчик, предназначенный для оперативной связи. В данной схеме эту роль предпочтительно отдать трансиверу (устройство приёма передачи и передачи в общей сетевой среде). Это устройство управляет режимом модуляции, кодирования. Содержит все элементы физического уровня (рисунок 6, п.1.8.6. структурная схема физического уровня). Выбран трансивер компании TexasInstruments СС2400, со скоростью передачи до 1 Мбит. Выбор обоснован диапазоном используемых частот, низким напряжением питания и видом модуляции, применимым в курсовом проекте. Также структура трансивера полностью соответствует разрабатываемой структурной схеме. Буферизация данных 32 байта
FIFO.
Рисунок 3. Трансивер СС2400
СС2400 использует последовательный интерфейс SPI(SPI - популярный интерфейс для последовательного обмена данными между микросхемами). Главным составным блоком интерфейса SPI является обычный сдвиговый регистр, сигналы синхронизации и ввода/вывода битового потока которого и образуют интерфейсные сигналы. На рисунке 4 показано полное подключение к шине SPI
для обработки пакетов СС2400, а в таблице 1 приведено описание основных электрических сигналов (рисунок 4 взят из документации СС2400, ссылка указана в списке литературы).
Рисунок 4. Подключение к шине SPI
Таблица 1. Описание электрических сигналов
Непременным условием передачи данных по шине SPI является генерация сигнала синхронизации шины. Этот сигнал имеет право генерировать только ведущий шины и от этого сигнала полностью зависит работа подчиненного шины.
Сигналы нижнего уровня Rx, Tx, FIFO
(«первым пришёл, первым ушёл») устанавливает режим передачи. В документации также указано их назначение.
Таблица 2. Описание Rx, Тх, DIO/PKT, DCLK/FIFO
Rx, Tx– подключение к «Земле», DIO/PKT
– «безбуферный режим».
Синтезатор частоты
, как было отмечено на рисунке 3, является цифровым элементом. В составе СС2400 находится «быстрый» синтезатор частоты, т.к. часто используется в многоканальных системах. Это очень важно для радиооборудования, работающего в зоне различных источников помех.
Фильтр преселектор
и операционный усилитель являются отдельными элементами схемы. Как правило ОУ помимо усиления способен выполнять математические операции, но на рисунке 3 таких задач не ставилось.
Так как радиомодемом управляется некой «Ведущей SPI
» то стоит задуматься о выборе этого элемента. Значит, нужна микросхема, которая бы предназначалась для управления – микропроцессорное устройство, способное выполнять определённый (ограниченный) набор функций.
Микроконтроллер
, как однокристальный компьютер, сочетает в себе функции процессора и периферийного устройства и способен выполнять простые задачи.
MSP430 (RISC-контроллер) – 16-разрядный микроконтроллер фирмы TexasInstruments. В первую очередь причина выбора – это самое низкое электропотребление. К сожалению, я не смог найти конкретной схемы, которая бы объясняла подробно принцип устройства. Возможно, это тайна производителя. Однако известно, что MSP430 совместим с СС2400. Ведущая и подчиненная микросхемы, работающие в различных режимах SPI, являются несовместимыми, поэтому, перед выбором подчиненных микросхем важно уточнить, какие режимы поддерживаются ведущим шины. Аппаратные модули SPI, интегрированные в микроконтроллере, в большинстве случаев поддерживают возможность выбора любого режима SPI и, поэтому, к ним возможно подключение любых подчиненных SPI-микросхем. В подтверждение можно сказать, что такая связка элементов широко используется при разработке устройств ZigBee. Стоимость 4,5
$.
MSP
430 построен по архитектуре фон Неймана с единым адресным пространством команд и данных. Архитектура контроллера представлена на рисунке 6.
Рисунок 5. Архитектура MSP430
Список используемой литературы:
1)  http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/spi/index.htm,«Последовательный интерфейс SPI»;
2)  http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2400.pdf,документация «Трансивер СС2400» на англ. языке;
3)  http://www.ti.com/lit/sg/slab034u/slab034u.pdf, документация «MSP430»;
4)  http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/16-bit_msp430/getting_started.page,«MSP430»;
5) КП «Система сбора данных с подвижных станций» п. 1.1.-1.3.;
6) КП «Система сбора данных с подвижных станций» п.1.8.;