MICROCHIP Costas Loop Management Giya sa Gumagamit
Pasiuna
Sa wireless transmission, ang Transmitter (Tx) ug Receiver (Rx) gibulag sa usa ka gilay-on ug electrically isolate. Bisan kung ang Tx ug Rx gipunting sa parehas nga frequency, adunay usa ka frequency offset tali sa mga frequency sa carrier tungod sa ppm nga kalainan tali sa mga oscillator nga gigamit sa Tx ug Rx. Ang frequency offset gibayran pinaagi sa paggamit sa data aided o non-data-aided (buta) nga mga pamaagi sa pag-synchronize.
Ang Costas Loop kay usa ka non-data-aided PLL-based nga pamaagi para sa carrier frequency offset compensation. Ang nag-unang aplikasyon sa Costas loops anaa sa mga wireless receiver. Pinaagi sa paggamit niini, ang frequency offset tali sa Tx ug Rx mabayran nga walay tabang sa mga tono sa piloto o mga simbolo. Gipatuman ang Costas Loop para sa modulasyon sa BPSK ug QPSK nga adunay kausaban sa block sa pagkalkula sa sayop. Ang paggamit sa usa ka Costas Loop para sa hugna o frequency nga pag-sync mahimong moresulta sa pagkadili klaro sa hugna, nga kinahanglang tul-iron pinaagi sa mga teknik sama sa differential encoding.
Summary
Ang mosunud nga lamesa naghatag usa ka katingbanan sa mga kinaiya sa Costas Loop.
Talaan 1. Mga kinaiya sa Costas Loop
| Kinauyokan nga Bersyon | Kini nga dokumento magamit sa Costas Loop v1.0. |
| Gisuportahan nga Mga Pamilya sa Device |
|
| Gisuportahan Himan Dagayday | Nagkinahanglan og Libero® SoC v12.0 o mas ulahi nga pagpagawas. |
| Paglisensya | Ang Costas Loop IP klaro nga RTL kay naka-lock ang lisensya ug ang naka-encrypt nga RTL libre nga magamit sa bisan unsang lisensya sa Libero. Na-encrypt nga RTL: Ang kompleto nga naka-encrypt nga RTL code gihatag alang sa kinauyokan, nga makapahimo sa kinauyokan nga ma-instantiate sa Smart Design. Ang simulation, Synthesis, ug Layout mahimong himuon gamit ang Libero software. Klaro nga RTL: Ang kompleto nga RTL source code gihatag para sa core ug test bench. |
Mga bahin
Ang Costas Loop adunay mga mosunud nga hinungdanon nga bahin:
- Nagsuporta sa BPSK ug QPSK modulasyon
- Tunable loop parameters alang sa halapad nga frequency range
Pagpatuman sa IP Core sa Libero® Design Suite
Ang IP core kinahanglang ma-install sa IP Catalog sa Libero SoC software. Awtomatiko kining gi-install pinaagi sa IP
Catalog update function sa Libero SoC software, o ang IP core kay manual nga gi-download gikan sa catalog. Kausa
ang IP core gi-install sa Libero SoC software IP Catalog, ang core gi-configure, namugna, ug gi-instantiate sulod sa Smart Design tool para iapil sa Libero project list.
Paggamit ug Pagganap sa Device
Ang mosunod nga mga lamesa naglista sa paggamit sa device nga gigamit alang sa Costas Loop.
Talaan 2. Paggamit sa Costas Loop para sa QPSK
| Mga Detalye sa Device | Mga kapanguhaan | Pagganap (MHz) | Mga RAM | Math Blocks | Chip Globals | |||
| Pamilya | Device | Mga LUT | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Talaan 3. Paggamit sa Costas Loop para sa BPSK
| Mga Detalye sa Device | Mga kapanguhaan | Pagganap (MHz) | Mga RAM | Math Blocks | Chip Globals | |||
| Pamilya | Device | Mga LUT | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Polar nga Kalayo | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Importante:
- Ang datos sa kini nga lamesa nakuha gamit ang tipikal nga synthesis ug mga setting sa layout. Ang CDR reference clock source gitakda sa Dedicated uban sa ubang configurator values nga wala mausab.
- Ang orasan gipugngan sa 200 MHz samtang nagpadagan sa pagtuki sa oras aron makab-ot ang mga numero sa pasundayag.
Functional nga Deskripsyon
Kini nga seksyon naghulagway sa mga detalye sa pagpatuman sa Costas Loop.
Ang mosunod nga numero nagpakita sa sistema sa lebel sa block diagram sa Costas Loop.
Hulagway 1-1. System-Level Block Diagram sa Costas Loop
Ang latency tali sa input ug output sa ibabaw sa Costas mao ang 11 nga mga siklo sa orasan. Ang THETA_OUT latency kay 10 ka orasan
mga siklo. Kp (proportionality constant), Ki (integral constant), Theta factor, ug LIMIT factor kinahanglan nga ayohon sumala sa kasaba nga palibot ug ang frequency offset nga gipaila. Ang Costas Loop nagkinahanglan og pipila ka panahon sa pag-lock, sama sa PLL nga operasyon. Ang ubang mga pakete mahimong mawala sa panahon sa unang pag-lock sa panahon sa Costas Loop.
Arkitektura
Ang pagpatuman sa Costas Loop nagkinahanglan sa mosunod nga upat ka mga bloke:
- Loop Filter (PI Controller sa kini nga pagpatuman)
- Theta Generator
- Kalkulasyon sa Sayop
- Pagtuyok sa Vector
Hulagway 1-2. Costas Loop Block Diagram
Ang sayup alang sa usa ka piho nga laraw sa modulasyon gikalkulo base sa gipatuyok nga I ug Q nga mga kantidad gamit ang Vector Rotation Module. Ang PI controller nag-compute sa frequency base sa error, proportional gain Kp, ug integral gain Ki. Ang maximum frequency offset gitakda isip limit value para sa frequency output sa PI controller. Ang Theta Generator module nagmugna sa anggulo pinaagi sa paghiusa. Ang theta factor input nagtino sa bakilid sa panagsama ug nagdepende.
sa sampling nga orasan. Ang anggulo nga namugna gikan sa Theta Generator gigamit sa pagtuyok sa I ug Q input values. Ang function sa sayup espesipiko sa usa ka tipo sa modulasyon. Samtang ang PI controller gipatuman sa fixed-point format, ang scaling gihimo sa proporsyonal ug integral nga mga output sa PI controller.
Sa susama, ang scaling gipatuman alang sa theta integration.
IP Core Parameters ug Interface Signals
Kini nga seksyon naghisgot sa mga parametro sa Costas Loop GUI configurator ug I/O signal.
Mga Setting sa Configuration
Ang mosunud nga talaan naglista sa paghulagway sa mga parameter sa pag-configure nga gigamit sa pagpatuman sa hardware sa Costas Loop. Kini ang mga generic nga mga parameter nga lainlain sumala sa kinahanglanon sa aplikasyon.
Talaan 2-1. Parameter sa Pag-configure
| Ngalan sa Signal | Deskripsyon |
| Matang sa Modulasyon | BPSK o QPSK |
Input ug Output Signal
Ang mosunod nga talaan naglista sa input ug output port sa Costas Loop.
Talaan 2-2. Mga Signal sa Input ug Output
| Ngalan sa Signal | Direksyon | Type sa Signal | Lapad | Deskripsyon |
| CLK_I | Input | — | 1 | Signal sa Orasan |
| ARST_N_IN | Input | — | 1 | Aktibo ubos nga asynchronous reset signal |
| I_DATA_IN | Input | Gipirmahan | 16 | Sa yugto / Tinuod nga data input |
| Q_DATA_IN | Input | Gipirmahan | 16 | Quadrature / Imaginary nga Data Input |
| KP_IN | Input | Gipirmahan | 18 | Ang proporsyonalidad kanunay sa PI controller |
| KI_IN | Input | Gipirmahan | 18 | Integral nga kanunay sa PI controller |
| LIMIT_IN | Input | Gipirmahan | 18 | Limitado alang sa PI controller |
| THETA_FACTOR_IN | Input | Gipirmahan | 18 | Theta factor para sa theta integration. |
| I_DATA_OUT | Output | Gipirmahan | 16 | Sa hugna / Tinuod nga data Output |
| Q_DATA_OUT | Output | Gipirmahan | 16 | Quadrature / Imaginary nga datos Output |
| THETA_OUT | Output | Gipirmahan | 10 | Gikalkulo ang Theta index (0-1023) para sa pag-verify |
| PI_OUT | Output | Gipirmahan | 18 | PI nga output |
Timing Diagram
Kini nga seksyon naghisgot sa Costas Loop timing diagram.
Ang mosunod nga numero nagpakita sa timing diagram sa Costas Loop.
Hulagway 3-1. Costas Loop Timing Diagram
Testbench
Usa ka hiniusa nga testbench ang gigamit sa pag-verify ug pagsulay sa Costas Loop nga gitawag nga user test bench. Gihatag ang test bench aron masusi ang pagpaandar sa Costas Loop IP.
Mga Laray sa Simulation
Aron ma-simulate ang kinauyokan gamit ang testbench, buhata ang mosunod nga mga lakang:
- Ablihi ang Libero SoC nga aplikasyon, i-klik ang Catalog tab, palapad ang Solutions-Wireless, doble-klik ang COSTAS LOOP, ug dayon i-klik ang OK. Ang dokumentasyon nga nalangkit sa IP gilista ubos sa Documentations.
Importante: Kung dili nimo makita ang tab nga Catalog, navigate sa View > Windows menu ug i-klik ang Catalog aron kini makita.
Hulagway 4-1. Costas Loop IP Core sa Libero SoC Catalog
- I-configure ang IP sumala sa imong kinahanglanon.
Hulagway 4-2. Configurator GUI
I-promote ang tanan nga mga signal sa taas nga lebel ug paghimo sa disenyo - Sa tab nga Stimulus Hierarchy, i-klik ang Build Hierarchy.
Hulagway 4-3. Pagtukod og Hierarchy
- Sa tab nga Stimulus Hierarchy, i-right-click ang testbench (Costas loop bevy), itudlo ang Simulate Present Design, ug dayon i-klik ang Open Interactively
Hulagway 4-4. Pagsundog sa Pre-Synthesis Design
Giablihan ang ModelSim gamit ang testbench file, ingon sa gipakita sa mosunod nga numero.
Hulagway 4-5. ModelSim Simulation Window
Importante: Kung ang simulation mabalda tungod sa runtime limit nga gitakda sa .do file, gamita ang run -all command para makompleto ang simulation
Kasaysayan sa Pagbag-o
Ang kasaysayan sa rebisyon naghulagway sa mga kausaban nga gipatuman sa dokumento. Ang mga pagbag-o gilista pinaagi sa rebisyon, sugod sa pinakabag-o nga publikasyon.
Talaan 5-1. Kasaysayan sa Pagbag-o
| Rebisyon | Petsa | Deskripsyon |
| A | 03/2023 | Inisyal nga pagpagawas |
Suporta sa Microchip FPGA
Ang grupo sa mga produkto sa Microchip FPGA nagsuporta sa mga produkto niini nga adunay lainlaing mga serbisyo sa suporta, lakip ang Serbisyo sa Customer,
Customer Technical Support Center, a website, ug mga opisina sa pagbaligya sa tibuok kalibutan. Gisugyot nga bisitahan ang mga kustomer
Microchip online nga mga kapanguhaan sa wala pa makontak ang suporta tungod kay lagmit nga ang ilang mga pangutana naa na
mitubag.
Kontaka ang Technical Support Center pinaagi sa website sa www.microchip.com/support. Hisguti ang FPGA Device
Numero sa bahin, pilia ang angay nga kategorya sa kaso, ug i-upload ang disenyo files samtang nagmugna og teknikal nga suporta nga kaso.
Kontaka ang Customer Service alang sa dili teknikal nga suporta sa produkto, sama sa pagpresyo sa produkto, pag-upgrade sa produkto, pag-update
impormasyon, kahimtang sa order, ug pagtugot.
- Gikan sa North America, tawag 800.262.1060
- Gikan sa ubang bahin sa kalibutan, tawag 650.318.4460
- Fax, gikan sa bisan asa sa kalibutan, 650.318.8044
Impormasyon sa Microchip
Ang Microchip Website
Ang Microchip naghatag online nga suporta pinaagi sa among website sa www.microchip.com/. Kini website gigamit sa paghimo files ug
impormasyon nga dali makuha sa mga kustomer. Pipila sa mga sulod nga anaa naglakip sa:
- Suporta sa Produkto - Mga sheet sa datos ug sayup, mga nota sa aplikasyon ug sampmga programa, mga kapanguhaan sa disenyo, mga giya sa tiggamit ug mga dokumento sa suporta sa hardware, pinakabag-o nga pagpagawas sa software ug gi-archive nga software
- Kinatibuk-ang Suporta sa Teknikal - Kanunay nga Gipangutana nga mga Pangutana (FAQs), mga hangyo sa teknikal nga suporta, mga grupo sa diskusyon sa online, listahan sa miyembro sa programa sa kasosyo sa disenyo sa Microchip
- Negosyo sa Microchip - Pagpili sa produkto ug mga giya sa pag-order, pinakabag-o nga press release sa Microchip, listahan sa mga seminar ug mga panghitabo, listahan sa mga opisina sa pagbaligya sa Microchip, mga distributor ug mga representante sa pabrika
Serbisyo sa Pagpahibalo sa Pagbag-o sa Produkto
Ang serbisyo sa pagpahibalo sa pagbag-o sa produkto sa Microchip makatabang sa pagpadayon sa mga kostumer sa mga produkto sa Microchip. Ang mga subscriber makadawat og pahibalo sa email sa matag higayon nga adunay mga pagbag-o, mga pag-update, mga pagbag-o o mga sayup nga may kalabutan sa usa ka piho nga pamilya sa produkto o himan sa pagpalambo sa interes.
Para magparehistro, adto sa www.microchip.com/pcn ug sunda ang mga instruksyon sa pagrehistro.
Suporta sa Kustomer
Ang mga tiggamit sa mga produkto sa Microchip makadawat og tabang pinaagi sa daghang mga channel:
- Distributor o Representante
- Lokal nga Opisina sa Pagbaligya
- Naka-embed nga Solutions Engineer (ESE)
- Teknikal nga Suporta
Kinahanglang kontakon sa mga kustomer ang ilang distributor, representante o ESE alang sa suporta. Anaa usab ang mga lokal nga opisina sa pagpamaligya aron matabangan ang mga kustomer. Ang usa ka lista sa mga opisina sa pagpamaligya ug mga lokasyon gilakip sa kini nga dokumento.
Ang teknikal nga suporta anaa pinaagi sa website sa: www.microchip.com/support
Feature sa Pagpanalipod sa Code sa Microchip Device
Matikdi ang mosunod nga mga detalye sa feature sa pagpanalipod sa code sa mga produkto sa Microchip:
- Ang mga produkto sa Microchip nakab-ot ang mga detalye nga anaa sa ilang partikular nga Microchip Data Sheet.
- Nagtuo ang Microchip nga ang pamilya sa mga produkto niini luwas kung gigamit sa gituyo nga paagi, sulod sa mga detalye sa pag-operate, ug sa ilawom sa normal nga mga kondisyon.
- Ang mga mithi sa Microchip ug agresibo nga nanalipod sa mga katungod sa intelektwal nga kabtangan niini. Ang mga pagsulay sa paglapas sa mga bahin sa pagpanalipod sa code sa produkto sa Microchip hugot nga gidili ug mahimong makalapas sa Digital Millennium Copyright Act.
- Bisan ang Microchip o bisan unsang ubang tiggama sa semiconductor dili makagarantiya sa seguridad sa code niini. Ang pagpanalipod sa code wala magpasabut nga gigarantiyahan namon ang produkto nga "dili mabuak". Ang pagpanalipod sa code kanunay nga nag-uswag. Gipasalig sa Microchip ang padayon nga pagpaayo sa mga bahin sa pagpanalipod sa code sa among mga produkto
Legal nga Pahibalo
Kini nga publikasyon ug ang impormasyon dinhi mahimong gamiton lamang sa mga produkto sa Microchip, lakip ang pagdesinyo, pagsulay,
ug i-integrate ang mga produkto sa Microchip sa imong aplikasyon. Ang paggamit niini nga impormasyon sa bisan unsang laing paagi makalapas niini
termino. Ang impormasyon bahin sa mga aplikasyon sa device gihatag lamang para sa imong kasayon ug mahimong mapulihan
pinaagi sa mga update. Imong responsibilidad ang pagsiguro nga ang imong aplikasyon nagtagbo sa imong mga detalye. Kontaka ang imong
lokal nga Microchip sales office alang sa dugang nga suporta o, pagkuha og dugang nga suporta sa www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.
KINI NGA IMPORMASYON GIHATAG SA MICROCHIP "AS IS". ANG MICROCHIP WALAY MGA REPRESENTASYON O WARRANTY SA BISAN UNSANG KLASE MAPASABOT O GIPAHIBALO, GISULAT O ORAL, STATUTORY O UBAN PA, MAY KALAMBOAN SA IMPORMASYON LAKIP APAN DILI LIMITADO SA BISAN UNSANG GIPASABOT NGA WARRANTY SA DILI, PAGBASA KATUYOAN, O MGA WARRANTY NGA MAY MALABATI SA IYANG KONDISYON, KALIDAD, O PERFORMANCE.
BISAN WALA MAN ANG MICROCHIP MAHIMONG TUBAG ALANG SA BISAN UNSANG INDIRECT, ESPESYAL, PUNITIVE, INCIDENTAL, O KONSEQUENTIAL NGA PAGKAWAL, KADOT, GASTO, O GASTO SA BISAN UNSANG KLASE NGA MAY MALAIT SA IMPORMASYON O PAGGAMIT KINI, BISAN UNSAY HINUNGDANON, BISAN KON NAHIMO ANG POSIBILIDAD O ANG MGA KADOT MAHITABO. HANGTOD SA KATAPUSAN NGA GITUGOT SA BALAOD, ANG TOTAL LIABILIDAD SA MICROCHIP SA TANANG MGA PANGANGINLAN SA UNSANG PAAGI NGA MAY KALAMBOAN SA IMPORMASYON O ANG PAGGAMIT NIINI DILI MOLABAW SA KANTIDAD SA BAYARAN, KUNG NAA MAN, NGA IMONG GIBAYAD DIREKTA SA MICROCHIP ALANG SA IMPORMASYON.
Ang paggamit sa mga gamit sa Microchip sa suporta sa kinabuhi ug/o mga aplikasyon sa kaluwasan hingpit nga naa sa peligro sa pumapalit, ug ang pumapalit miuyon nga depensahan, bayran ug huptan nga dili makadaot ang Microchip gikan sa bisan unsa ug tanan nga mga kadaot, pag-angkon, mga demanda, o mga gasto nga resulta sa ingon nga paggamit. Wala’y mga lisensya nga gihatag, sa tinuud o kung dili, sa ilawom sa bisan unsang mga katungod sa intelektwal nga kabtangan sa Microchip gawas kung gipahayag.
Sistema sa Pagdumala sa Kalidad
Alang sa kasayuran bahin sa Mga Sistema sa Pagdumala sa Kalidad sa Microchip, palihug bisitaha www.microchip.com/quality.
Tibuok Kalibutan nga Pagbaligya ug Serbisyo
| AMERIKA | ASIA/PACIFIC | ASIA/PACIFIC | EUROPE |
| Opisina sa Kumpanya2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199Tel: 480-792-7200Fax: 480-792-7277 Teknikal nga Suporta: www.microchip.com/support Web adres: www.microchip.com Atlanta Duluth, GA Tel: 678-957-9614Fax: 678-957-1455Austin, TX Tel: 512-257-3370Boston Westborough, MA Tel: 774-760-0087Fax: 774-760-0088ChicagoItasca, IL Tel: 630-285-0071Fax: 630-285-0075DallasAddison, TX Tel: 972-818-7423Fax: 972-818-2924DetroitNovi, MI Tel: 248-848-4000Houston, TX 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: 408-735-9110Tel: 408-436-4270Canada - Toronto Tel: 905-695-1980Fax: 905-695-2078 | Australia - Sydney Tel: 61-2-9868-6733China - Beijing Tel: 86-10-8569-7000China - Chengdu Tel: 86-28-8665-5511China - Chongqing Tel: 86-23-8980-9588China - Dongguan Tel: 86-769-8702-9880China - Guangzhou Tel: 86-20-8755-8029China - Hangzhou Tel: 86-571-8792-8115China - Hong Kong SAR Tel: 852-2943-5100China - Nanjing Tel: 86-25-8473-2460China - Qingdao Tel: 86-532-8502-7355China - Shanghai Tel: 86-21-3326-8000China - Shenyang Tel: 86-24-2334-2829China - Shenzhen Tel: 86-755-8864-2200China - Suzhou Tel: 86-186-6233-1526China - Wuhan Tel: 86-27-5980-5300China – Xian Tel: 86-29-8833-7252China - Xiamen Tel: 86-592-2388138China - Zhuhai Tel: 86-756-3210040 | India - Bangalore Tel: 91-80-3090-4444India - Bag-ong Delhi Tel: 91-11-4160-8631India - Pune Tel: 91-20-4121-0141Japan - Osaka Tel: 81-6-6152-7160Japan - Tokyo Tel: 81-3-6880-3770Korea – Daegu Tel: 82-53-744-4301Korea - Seoul Tel: 82-2-554-7200Malaysia - Kuala Lumpur Tel: 60-3-7651-7906Malaysia – Penang Tel: 60-4-227-8870Pilipinas – Manila Tel: 63-2-634-9065SingaporeTel: 65-6334-8870Taiwan - Hsin Chu Tel: 886-3-577-8366Taiwan - Kaohsiung Tel: 886-7-213-7830Taiwan – Taipei Tel: 886-2-2508-8600Thailand - Bangkok Tel: 66-2-694-1351Vietnam – Ho Chi Minh Tel: 84-28-5448-2100 | Austria - Wels Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Denmark – Copenhagen Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Finland - Espoo Tel: 358-9-4520-820France - Paris Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Alemanya - Garching Tel: 49-8931-9700Alemanya - Haan Tel: 49-2129-3766400Alemanya - Heilbronn Tel: 49-7131-72400Alemanya - Karlsruhe Tel: 49-721-625370Alemanya - Munich Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Alemanya - Rosenheim Tel: 49-8031-354-560Israel - Ra'anana Tel: 972-9-744-7705Italy - Milan Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Italy - Padova Tel: 39-049-7625286Netherlands – Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Norway – Trondheim Tel: 47-72884388Poland - Warsaw Tel: 48-22-3325737Romania – Bucharest Tel: 40-21-407-87-50Espanya - Madrid Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Sweden – Gothenburg Tel: 46-31-704-60-40Sweden - Stockholm Tel: 46-8-5090-4654UK – Wokingham Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Mga Dokumento / Mga Kapanguhaan
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdf] Giya sa Gumagamit Costas Loop Management, Loop Management, Management |