Υλοποίηση συστήματος εκπομπής και λήψης πληροφορίας σε FPGA, με χρήση ακουστικών σημάτων
Creators: name: Κορακίδης, Αλέξανδρος Χαράλαμπου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Εκπομπή
Λήψη
Ακουστικά Σήματα
Transmitting
Receiving
Acoustic Signals

description: Σε αυτή τη διπλωματική εργασία με τίτλο, Υλοποίηση συστήματος εκπομπής και λήψης πληροφορίας σε FPGA, με χρήση ακουστικών σημάτων, παρουσιάζουμε την υλοποίηση ενός συστήματος για την επικοινωνία με ακουστικά σήματα, χρησιμοποιώντας continuousphasefrequency-shiftkeying (CPFSK) διαμόρφωσημε ασύμφωνη-ανίχνευση (non-coherentdetection).Το σύστημα έχει ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 153 bpsστη ζώνη από τα 763Hz έως τα 1526 Hz. Προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η ευελιξία, το σύστημα υλοποιήθηκε σε FPGA, έτσι ώστε να είναι δυνατή η αλλαγήτης υλοποίησης. Το σύστημα σχεδιάστηκε,έχοντας στο μυαλό μας την ευελιξία καιτην επεκτασιμότητα, έτσι, τόσο ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων όσο και η ζώνη συχνοτήτων μπορούν εύκολα να αλλάξουν, καθώς και τροποποιήσεις όπως η προσθήκη ενός κυκλώματοςαυτόματου ελέγχου κέρδους μπορούν εύκολα να προστεθούν.Ο πομπός σχεδιάστηκε χρησιμοποιώντας έναν κύκλωμα directdigitalsynthesizer(DDS) για τη δημιουργία του σήματος εξόδου, παρέχοντας με αυτόν τον τρόπο ευελιξία, εξαιρετική σταθερότητα και ημιτονοειδές σήμα εξόδου συνεχούς φάσης. Επίσης, ο ενσωματωμένος στο FPGA,DIGITALTOANALOGCONVETTER (DAC) μαζί με ένα ενισχυτή ισχύος χρησιμοποιήθηκανγια τη ικανοποιητική οδήγηση το ηχείου,μέσω του οποίου μεταδίδεται το ακουστικό σήμα.Στο άλλο άκρο, ένα πυκνωτικό (electret) μικρόφωνο με προενισχυτή, μαζί με τονενσωματωμένο ANALOG TO DIGITAL CONVETTER (ADC) του FPGA, χρησιμοποιήθηκανγια τη λήψη του μεταδιδόμενουακουστικού σήματος. Ο δέκτης βασίζεται σε ένα κύκλωμα ανίχνευσης διέλευσης του μηδενός τοοποίο μετρά τα δείγματα ADC μεταξύ δύο διαδοχικών διελεύσεων από το μηδέν, για να υπολογίσει τη συχνότητα του λαμβανόμενου ημιτονοειδούς ακουστικού σήματος.Οι πλήρεις υλοποιήσεις της πομπού και του δέκτη, καθώς και το συνολικό σύστημα ελέγχθηκαν, δίνοντας καλά αποτελέσματα.
description: In this thesis with title, FPGA implementation of a transmitting and receiving system using acoustic signals, we present the implementation of a system for communication with acoustic signals, using continuous phase frequency-shift keying (CPFSK) with non-coherent detection. The system has throughput of 153 bps in the 763-1526 Hz band. In order to maximize flexibility, the system was implemented on an FPGA, so that the implementation may be changed. The entire system was designed with flexibility extensibility in mind, so the throughput and the frequency band can be easily change and modifications likean automatic gain control circuit may be easily added. The transmitter was designed using a direct digital synthesizer (DDS) to generate the output signal, providing flexibility, excellent stability and continuous-phase sinusoidal output signal. Also, the internalDIGITAL TO ANALOG CONVETTER (DAC) of theFPGA together with a power amplifier,are used to drive the speaker through which the acoustic signal is transmitted.At the other end,electret microphones with a preamplifier together with the internal ANALOG TO DIGITAL CONVETTER (ADC) of the FPGA are used to capture the transmitted acoustic signal.The receiver is based on a zero crossing detection circuit which measures the ADC samples between two successive zero crossing to figure out the frequency of the received sinusoidal acoustic signal. The complete implementations of transmitter and receiver as well as the entire system were tested with good results.