MICROCHIP Costas Loop Management Korisničko uputstvo
Uvod
U bežičnom prijenosu, predajnik (Tx) i prijemnik (Rx) su razdvojeni razdaljinom i električno izolovani. Iako su i Tx i Rx podešeni na istu frekvenciju, postoji pomak frekvencije između nosećih frekvencija zbog ppm razlike između oscilatora koji se koriste u Tx i Rx. Pomak frekvencije se kompenzira korištenjem metoda sinhronizacije uz pomoć podataka ili bez (slijepe) metode sinhronizacije.
Costas petlja je PLL-bazirana metoda koja nije potpomognuta podacima za kompenzaciju pomaka frekvencije nosioca. Primarna primjena Costasovih petlji je u bežičnim prijemnicima. Koristeći ovo, pomak frekvencije između Tx i Rx kompenzira se bez pomoći pilot tonova ili simbola. Costas petlja je implementirana za BPSK i QPSK modulacije sa promjenom u bloku izračuna greške. Upotreba Costasove petlje za faznu ili frekvencijsku sinhronizaciju može dovesti do dvosmislenosti faze, koja se mora ispraviti tehnikama kao što je diferencijalno kodiranje.
Rezime
Sljedeća tabela daje sažetak karakteristika Costas petlje.
Tabela 1. Karakteristike Costasove petlje
| Core Version | Ovaj dokument se odnosi na Costas Loop v1.0. |
| Podržane porodice uređaja |
|
| Podržano Alat Protok | Zahtijeva Libero® SoC v12.0 ili novija izdanja. |
| Licenciranje | Costas Loop IP clear RTL je licenca zaključana, a šifrirani RTL je slobodno dostupan sa bilo kojom Libero licencom. Šifrirani RTL: Kompletan šifrovani RTL kod je obezbeđen za jezgru, što omogućava instanciranje jezgre pomoću Smart Design-a. Simulacija, sinteza i raspored se mogu izvesti sa Libero softverom. Očisti RTL: Kompletan RTL izvorni kod je obezbeđen za jezgro i testne stolove. |
Karakteristike
Costas Loop ima sljedeće ključne karakteristike:
- Podržava BPSK i QPSK modulacije
- Podesivi parametri petlje za širok raspon frekvencija
Implementacija IP Core u Libero® Design Suite
IP jezgro mora biti instalirano u IP katalog Libero SoC softvera. Ovo se automatski instalira preko IP-a
Funkcija ažuriranja kataloga u Libero SoC softveru, ili se IP jezgro ručno preuzima iz kataloga. Jednom
IP jezgro je instalirano u Libero SoC softverski IP katalog, jezgro je konfigurirano, generirano i instancirano unutar Smart Design alata za uključivanje u listu Libero projekata.
Korištenje uređaja i performanse
Sljedeće tabele navode korištenje uređaja koji se koristi za Costas Loop.
Tabela 2. Korištenje Costasove petlje za QPSK
| Detalji uređaja | Resursi | Performanse (MHz) | RAM-ovi | Math Blocks | Chip Globals | |||
| Porodica | Uređaj | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Tabela 3. Korištenje Costasove petlje za BPSK
| Detalji uređaja | Resursi | Performanse (MHz) | RAM-ovi | Math Blocks | Chip Globals | |||
| Porodica | Uređaj | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Polar Fire | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Važno:
- Podaci u ovoj tabeli su uhvaćeni upotrebom tipičnih postavki sinteze i izgleda. CDR referentni izvor takta je postavljen na Namjenski s nepromijenjenim vrijednostima ostalih konfiguratora.
- Takt je ograničen na 200 MHz dok se izvodi analiza vremena kako bi se postigli brojevi performansi.
Funkcionalni opis
Ovaj odjeljak opisuje detalje implementacije Costas petlje.
Sljedeća slika prikazuje blok dijagram Costasove petlje na nivou sistema.
Slika 1-1. Blok dijagram Costasove petlje na nivou sistema
Latencija između ulaza i izlaza Costas top-a je 11 taktova. THETA_OUT latencija je 10 sati
ciklusa. Kp (konstanta proporcionalnosti), Ki (integralna konstanta), Theta faktor i LIMIT faktor moraju biti fiksirani u skladu sa okruženjem buke i pomakom frekvencije koji se uvodi. Costas petlji je potrebno neko vrijeme da se zaključa, kao u PLL operaciji. Neki paketi mogu biti izgubljeni tokom početnog vremena zaključavanja Costas petlje.
Arhitektura
Implementacija Costas petlje zahtijeva sljedeća četiri bloka:
- Filter petlje (PI kontroler u ovoj implementaciji)
- Theta Generator
- Izračun greške
- Vektorska rotacija
Slika 1-2. Blok dijagram Costasove petlje
Greška za specifičnu modulacionu šemu se izračunava na osnovu rotiranih I i Q vrednosti korišćenjem Vektorskog modula rotacije. PI kontroler izračunava frekvenciju na osnovu greške, proporcionalnog pojačanja Kp i integralnog pojačanja Ki. Maksimalni pomak frekvencije je postavljen kao granična vrijednost za frekvencijski izlaz PI kontrolera. Theta Generator modul generiše ugao integracijom. Ulaz theta faktora određuje nagib integracije i zavisi.
na sampling clock. Ugao generiran iz Theta Generatora se koristi za rotaciju I i Q ulaznih vrijednosti. Funkcija greške je specifična za tip modulacije. Kako je PI kontroler implementiran u formatu fiksne točke, skaliranje se vrši na proporcionalnim i integralnim izlazima PI kontrolera.
Slično, skaliranje je implementirano za theta integraciju.
Parametri jezgre IP i signali interfejsa
Ovaj odjeljak govori o parametrima u GUI konfiguratoru Costas Loop i I/O signalima.
Postavke konfiguracije
Sljedeća tabela navodi opis konfiguracijskih parametara koji se koriste u hardverskoj implementaciji Costas Loop-a. Ovo su generički parametri koji se razlikuju prema zahtjevima aplikacije.
Tabela 2-1. Parametar konfiguracije
| Naziv signala | Opis |
| Modulation Type | BPSK ili QPSK |
Ulazi i izlazi signali
Sljedeća tabela navodi ulazne i izlazne portove Costas Loop-a.
Tabela 2-2. Ulazni i izlazni signali
| Naziv signala | Smjer | Tip signala | Širina | Opis |
| CLK_I | Input | — | 1 | Clock Signal |
| ARST_N_IN | Input | — | 1 | Aktivan nizak signal asinkronog resetiranja |
| I_DATA_IN | Input | Potpisano | 16 | U fazi / Realni unos podataka |
| Q_DATA_IN | Input | Potpisano | 16 | Kvadratura / Imaginarni unos podataka |
| KP_IN | Input | Potpisano | 18 | Konstanta proporcionalnosti PI regulatora |
| KI_IN | Input | Potpisano | 18 | Integralna konstanta PI regulatora |
| LIMIT_IN | Input | Potpisano | 18 | Ograničenje za PI kontroler |
| THETA_FACTOR_IN | Input | Potpisano | 18 | Theta faktor za theta integraciju. |
| I_DATA_OUT | Izlaz | Potpisano | 16 | U fazi / Realni izlaz podataka |
| Q_DATA_OUT | Izlaz | Potpisano | 16 | Kvadratura / Imaginarni podaci Izlaz |
| THETA_OUT | Izlaz | Potpisano | 10 | Izračunati Theta indeks (0-1023) za verifikaciju |
| PI_OUT | Izlaz | Potpisano | 18 | PI izlaz |
Vremenski dijagrami
Ovaj odeljak govori o vremenskom dijagramu Costasove petlje.
Sljedeća slika prikazuje vremenski dijagram Costas petlje.
Slika 3-1. Vremenski dijagram Costasove petlje
Testbench
Za provjeru i testiranje Costas Loop koristi se objedinjeni testni stol koji se zove korisnički testni stol. Za provjeru funkcionalnosti Costas Loop IP-a obezbjeđen je testni stol.
Simulacijski redovi
Da biste simulirali jezgro pomoću testne stola, izvršite sljedeće korake:
- Otvorite Libero SoC aplikaciju, kliknite karticu Katalog, proširite Solutions-Wireless, dvaput kliknite na COSTAS LOOP, a zatim kliknite na OK. Dokumentacija povezana sa IP-om navedena je pod Dokumentacija.
Važno: Ako ne vidite karticu Katalog, idite na View > Windows meni i kliknite na Katalog da biste ga učinili vidljivim.
Slika 4-1. Costas Loop IP Core u Libero SoC katalogu
- Konfigurišite IP prema vašim zahtjevima.
Slika 4-2. GUI konfiguratora
Promovirajte sve signale na najviši nivo i generirajte dizajn - Na kartici Hijerarhija stimulansa kliknite na Izgradi hijerarhiju.
Slika 4-3. Izgradite hijerarhiju
- Na kartici Hijerarhija stimulansa kliknite desnim tasterom miša na testnu ploču (Costas loop bevy), pokažite na Simuliraj sadašnji dizajn, a zatim kliknite Otvori interaktivno
Slika 4-4. Simulacija predsinteznog dizajna
ModelSim se otvara sa testbom file, kao što je prikazano na sljedećoj slici.
Slika 4-5. ModelSim Simulation Window
Važno: Ako je simulacija prekinuta zbog ograničenja vremena rada navedenog u .do file, koristite naredbu run -all da dovršite simulaciju
Istorija revizija
Historija revizija opisuje promjene koje su implementirane u dokument. Promjene su navedene po reviziji, počevši od najnovije publikacije.
Tabela 5-1. Istorija revizija
| Revizija | Datum | Opis |
| A | 03/2023 | Prvo izdanje |
Microchip FPGA podrška
Microchip FPGA grupa proizvoda podržava svoje proizvode raznim uslugama podrške, uključujući korisničku podršku,
Centar za tehničku podršku korisnicima, a websajtu i prodajnim kancelarijama širom sveta. Kupcima se predlaže da posjete
Microchip online resursi prije nego što kontaktiraju podršku jer je vrlo vjerovatno da su njihovi upiti već bili
odgovorio.
Kontaktirajte centar za tehničku podršku putem website at www.microchip.com/support. Spomenite FPGA uređaj
Broj dijela, odaberite odgovarajuću kategoriju kućišta i otpremite dizajn files dok kreirate slučaj tehničke podrške.
Obratite se korisničkoj službi za netehničku podršku za proizvode, kao što su cijene proizvoda, nadogradnje proizvoda, ažuriranje
informacije, status narudžbe i autorizacija.
- Iz Sjeverne Amerike, zovi 800.262.1060
- Iz ostatka svijeta zovite 650.318.4460
- Faks, sa bilo kog mesta u svetu, 650.318.8044
Informacije o mikročipu
Microchip Website
Microchip pruža online podršku putem naše website at www.microchip.com/. Ovo webstranica se koristi za izradu files and
informacije lako dostupne kupcima. Neki od dostupnih sadržaja uključuju:
- Podrška za proizvode – Podaci i greške, napomene o primjeni i sample programi, resursi za dizajn, korisnički vodiči i dokumenti za podršku hardveru, najnovija izdanja softvera i arhivirani softver
- Opšta tehnička podrška – Često postavljana pitanja (FAQ), zahtjevi za tehničku podršku, online diskusione grupe, popis članova Microchip partnerskog programa za dizajn
- Poslovanje Microchipa – Izbor proizvoda i vodiči za naručivanje, najnovija Microchip saopštenja za javnost, popis seminara i događaja, popisi Microchip prodajnih ureda, distributera i predstavnika tvornice
Usluga obavještavanja o promjeni proizvoda
Microchipova usluga obavještavanja o promjeni proizvoda pomaže korisnicima da budu u toku sa Microchip proizvodima. Pretplatnici će primati obavještenje putem e-pošte kad god dođe do promjena, ažuriranja, revizija ili grešaka u vezi sa određenom porodicom proizvoda ili razvojnim alatom od interesa.
Za registraciju idite na www.microchip.com/pcn i slijedite upute za registraciju.
Korisnička podrška
Korisnici Microchip proizvoda mogu dobiti pomoć na nekoliko kanala:
- Distributer ili predstavnik
- Lokalna prodajna kancelarija
- Inženjer za ugrađena rješenja (ESE)
- Tehnička podrška
Kupci bi trebali kontaktirati svog distributera, predstavnika ili ESE za podršku. Lokalni prodajni uredi su također dostupni za pomoć kupcima. Spisak prodajnih ureda i lokacija uključen je u ovaj dokument.
Tehnička podrška je dostupna putem webstranica na: www.microchip.com/support
Funkcija zaštite koda uređaja Microchip
Obratite pažnju na sljedeće detalje funkcije zaštite koda na Microchip proizvodima:
- Microchip proizvodi ispunjavaju specifikacije sadržane u njihovom posebnom Microchip Data Sheet.
- Microchip vjeruje da je njegova porodica proizvoda sigurna kada se koristi na predviđeni način, u okviru operativnih specifikacija i pod normalnim uvjetima.
- Microchip vrednuje i agresivno štiti svoja prava intelektualnog vlasništva. Pokušaji kršenja karakteristika zaštite koda Microchip proizvoda su strogo zabranjeni i mogu predstavljati kršenje Digital Millennium Copyright Act.
- Ni Microchip ni bilo koji drugi proizvođač poluprovodnika ne može garantirati sigurnost svog koda. Zaštita kodom ne znači da jamčimo da je proizvod „nelomljiv“. Zaštita koda se stalno razvija. Microchip je posvećen kontinuiranom poboljšanju karakteristika zaštite koda naših proizvoda
Pravna obavijest
Ova publikacija i informacije ovdje mogu se koristiti samo s Microchip proizvodima, uključujući dizajn, testiranje,
i integrirajte Microchip proizvode sa svojom aplikacijom. Upotreba ovih informacija na bilo koji drugi način krši ove
uslovi. Informacije o aplikacijama uređaja date su samo za vašu udobnost i mogu se zamijeniti
po ažuriranjima. Vaša je odgovornost osigurati da vaša aplikacija odgovara vašim specifikacijama. Obratite se svom
lokalni Microchip prodajni ured za dodatnu podršku ili, potražite dodatnu podršku na www.microchip.com/en us/support/ design-help/client-support-services.
OVE INFORMACIJE DAJE MIKROČIP „KAKO JESU“. MICROCHIP NE DAJE NIKAKVE IZJAVE ILI GARANCIJE BILO KOJE VRSTE, IZRIČITI ILI IMPLICIRANI, PISANI ILI USMENI, ZAKONSKI ILI NA DRUGI, U VEZI SA INFORMACIJAMA UKLJUČUJUĆI, ALI NE OGRANIČENI NA BILO KAKVA IMPLICIRANA, NI IMPLICIRANA GARANCIJA PRILIKA ZA PRODAJU I PRIKLADNOST ZA ODREĐENU SVRHU ILI GARANCIJE U VEZI SA NJEGOVIM STANJEM, KVALITETOM ILI PERFORMANSE.
MIKROČIP NI U KOJEM SLUČAJU NEĆE BITI ODGOVORAN ZA BILO KAKVE INDIREKTNE, POSEBNE, KAZNENE, SLUČAJNE ILI POSLEDIČNE GUBITKE, ŠTETE, TROŠKOVE ILI TROŠKOVE BILO KOJE VRSTE BILO KOJI SE ODNOSE NA BILO KAKVE INFORMACIJE, ILI MICROCHIP JE OBAVEŠTEN O MOGUĆNOSTI ILI SU ŠTETE PREDVIĐIVE. U NAJVEĆOJ MJERI DOZVOLJENOJ ZAKONOM, UKUPNA ODGOVORNOST MICROCHIP-a PO SVIM POTRAŽIVANJU NA BILO KOJI NAČIN KOJA SE ODNOSE NA INFORMACIJE ILI NJIHOVO KORIŠTENJE NEĆE PREMAŠITI IZNOS NAKNADA, AKO IMA, KOJI STE MORALI PLAĆATI.
Upotreba Microchip uređaja u aplikacijama za održavanje života i/ili sigurnost je u potpunosti na rizik kupca, a kupac se slaže da će braniti, obeštetiti i držati Microchip bezopasnim od bilo koje štete, potraživanja, tužbi ili troškova koji proizlaze iz takve upotrebe. Nikakve licence se ne prenose, implicitno ili na drugi način, pod bilo kojim Microchipovim pravima intelektualnog vlasništva osim ako nije drugačije navedeno.
Sistem upravljanja kvalitetom
Za informacije u vezi Microchipovih sistema upravljanja kvalitetom, posjetite www.microchip.com/quality.
Prodaja i servis širom svijeta
| AMERIKA | AZIJA/PACIFIK | AZIJA/PACIFIK | EVROPA |
| Corporate Office2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199 Tel: 480-792-7200 Fax: 480-792-7277 Tehnička podrška: www.microchip.com/support Web Adresa: www.microchip.com Atlanta Duluth, GA Tel: 678-957-9614Fax: 678-957-1455Austin, TX Tel: 512-257-3370Boston Westborough, MA Tel: 774-760-0087 Fax: 774-760-0088ChicagoItasca, IL Tel: 630-285-0071Fax: 630-285-0075DallasAddison, TX Tel: 972-818-7423Fax: 972-818-2924DetroitNovi, MI Tel: 248-848-4000Hjuston, Teksas Tel: 281-894-5983Indianapolis Noblesville, IN Tel: 317-773-8323Fax: 317-773-5453Tel: 317-536-2380Los Angeles Mission Viejo, CA Tel: 949-462-9523Fax: 949-462-9608Tel: 951-273-7800Raleigh, NC Tel: 919-844-7510New York, NY Tel: 631-435-6000San Jose, CA Tel: 408-735-9110 Tel: 408-436-4270Kanada – Toronto Tel: 905-695-1980Fax: 905-695-2078 | Australija – Sidnej Tel: 61-2-9868-6733Kina – Peking Tel: 86-10-8569-7000Kina – Čengdu Tel: 86-28-8665-5511Kina – Chongqing Tel: 86-23-8980-9588Kina – Dongguan Tel: 86-769-8702-9880Kina – Guangdžou Tel: 86-20-8755-8029Kina – Hangzhou Tel: 86-571-8792-8115Kina – Hong Kong SAR Tel: 852-2943-5100Kina – Nanjing Tel: 86-25-8473-2460Kina – Qingdao Tel: 86-532-8502-7355Kina – Šangaj Tel: 86-21-3326-8000Kina – Šenjang Tel: 86-24-2334-2829Kina – Šenžen Tel: 86-755-8864-2200Kina – Suzhou Tel: 86-186-6233-1526Kina – Wuhan Tel: 86-27-5980-5300Kina – Xian Tel: 86-29-8833-7252Kina – Xiamen Tel: 86-592-2388138Kina – Zhuhai Tel: 86-756-3210040 | Indija – Bangalor Tel: 91-80-3090-4444Indija – Nju Delhi Tel: 91-11-4160-8631Indija - Puna Tel: 91-20-4121-0141Japan – Osaka Tel: 81-6-6152-7160Japan – Tokio Tel: 81-3-6880-3770Koreja – Daegu Tel: 82-53-744-4301Koreja – Seul Tel: 82-2-554-7200Malezija – Kuala Lumpur Tel: 60-3-7651-7906Malezija – Penang Tel: 60-4-227-8870Filipini – Manila Tel: 63-2-634-9065SingapurTel: 65-6334-8870Tajvan – Hsin Chu Tel: 886-3-577-8366Tajvan – Kaosjung Tel: 886-7-213-7830Tajvan – Tajpej Tel: 886-2-2508-8600Tajland – Bangkok Tel: 66-2-694-1351Vijetnam – Ho Ši Min Tel: 84-28-5448-2100 | Austrija – Wels Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Danska – Kopenhagen Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Finska – Espoo Tel: 358-9-4520-820Francuska – Pariz Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Njemačka – Garching Tel: 49-8931-9700Njemačka – Haan Tel: 49-2129-3766400Njemačka – Heilbronn Tel: 49-7131-72400Njemačka – Karlsruhe Tel: 49-721-625370Njemačka – Minhen Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Njemačka – Rosenheim Tel: 49-8031-354-560Izrael – Raanana Tel: 972-9-744-7705Italija – Milano Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Italija – Padova Tel: 39-049-7625286Holandija – Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Norveška – Trondhajm Tel: 47-72884388Poljska – Varšava Tel: 48-22-3325737Rumunija – Bukurešt Tel: 40-21-407-87-50Španija - Madrid Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Švedska – Geteborg Tel: 46-31-704-60-40Švedska – Stokholm Tel: 46-8-5090-4654UK – Wokingham Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Dokumenti / Resursi
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdf] Korisnički priručnik Costas Loop Management, Loop Management, Management |