Руководство пользователя по управлению шлейфом MICROCHIP Costas
Введение
При беспроводной передаче передатчик (Tx) и приемник (Rx) разделены расстоянием и электрически изолированы. Несмотря на то, что и Tx, и Rx настроены на одну и ту же частоту, между несущими частотами существует сдвиг частоты из-за разницы в ppm между генераторами, используемыми в Tx и Rx. Смещение частоты компенсируется с помощью методов синхронизации с использованием данных или без них (слепой).
Петля Костаса — это метод компенсации смещения несущей частоты, основанный на системе ФАПЧ без использования данных. Основное применение петель Костаса — в беспроводных приемниках. Благодаря этому смещение частоты между Tx и Rx компенсируется без помощи пилот-тонов или символов. Петля Костаса реализована для модуляций BPSK и QPSK с изменением блока расчета ошибок. Использование петли Костаса для синхронизации фазы или частоты может привести к неопределенности фазы, которую необходимо корректировать с помощью таких методов, как дифференциальное кодирование.
Краткое содержание
В следующей таблице представлены краткие характеристики петли Костаса.
Таблица 1. Характеристики петли Костаса
| Базовая версия | Этот документ относится к Costas Loop v1.0. |
| Поддерживаемые семейства устройств |
|
| Поддерживается Инструмент Поток | Требуется Libero® SoC версии 12.0 или более поздних версий. |
| Лицензирование | Очищенный RTL Costas Loop IP защищен лицензией, а зашифрованный RTL доступен бесплатно с любой лицензией Libero. Зашифрованный RTL: Для ядра предоставляется полный зашифрованный код RTL, что позволяет создавать экземпляр ядра с помощью Smart Design. Моделирование, синтез и макет можно выполнить с помощью программного обеспечения Libero. Очистить RTL: Полный исходный код RTL предоставляется для ядра и тестовых стендов. |
Функции
Costas Loop имеет следующие ключевые особенности:
- Поддерживает модуляции BPSK и QPSK.
- Настраиваемые параметры контура для широкого диапазона частот
Внедрение IP Core в Libero® Design Suite
IP-ядро должно быть установлено в каталог IP программного обеспечения Libero SoC. Устанавливается автоматически через IP
Функция обновления каталога в программном обеспечении Libero SoC или IP-ядро вручную загружается из каталога. Один раз
IP-ядро устанавливается в IP-каталог программного обеспечения Libero SoC, ядро настраивается, генерируется и создается с помощью инструмента Smart Design для включения в список проектов Libero.
Использование устройства и производительность
В следующих таблицах указано использование устройств, используемых для Costas Loop.
Таблица 2. Использование цикла Костаса для QPSK
| Подробности устройства | Ресурсы | Производительность (МГц) | ОЗУ | Математические блоки | Чип-глобалы | |||
| Семья | Устройство | LUT-ы | ДФФ | ЛСРАМ | мкСОЗУ | |||
| Система на кристалле PolarFire® | МПФС250Т | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| Поларфайр | МПФ300Т | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Таблица 3. Использование цикла Костаса для BPSK
| Подробности устройства | Ресурсы | Производительность (МГц) | ОЗУ | Математические блоки | Чип-глобалы | |||
| Семья | Устройство | LUT-ы | ДФФ | ЛСРАМ | мкСОЗУ | |||
| Система на кристалле PolarFire® | МПФС250Т | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Полярный огонь | МПФ300Т | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Важный:
- Данные в этой таблице собраны с использованием типичных настроек синтеза и макета. Источник эталонного тактового сигнала CDR был установлен как «Выделенный», а другие значения конфигуратора не изменились.
- Тактовая частота ограничена 200 МГц при выполнении анализа синхронизации для достижения показателей производительности.
Функциональное описание
В этом разделе описываются детали реализации цикла Костаса.
На следующем рисунке показана блок-схема петли Костаса на уровне системы.
Рисунок 1-1. Блок-схема цикла Костаса на системном уровне
Задержка между входом и выходом топа Костаса составляет 11 тактов. Задержка THETA_OUT составляет 10 тактов.
циклы. Kp (константа пропорциональности), Ki (интегральная константа), коэффициент Тета и коэффициент LIMIT должны быть фиксированными в соответствии с шумовой средой и вносимым сдвигом частоты. Для блокировки петли Костаса требуется некоторое время, как и в операции ФАПЧ. Некоторые пакеты могут быть потеряны во время начальной блокировки петли Костаса.
Архитектура
Для реализации петли Костаса требуются следующие четыре блока:
- Контурный фильтр (ПИ-контроллер в этой реализации)
- Тета-генератор
- Ошибка расчета
- Вращение вектора
Рисунок 1-2. Блок-схема цикла Костаса
Ошибка для конкретной схемы модуляции рассчитывается на основе повернутых значений I и Q с использованием модуля векторного вращения. ПИ-регулятор вычисляет частоту на основе ошибки, пропорционального коэффициента усиления Kp и интегрального коэффициента усиления Ki. Максимальное смещение частоты устанавливается как предельное значение для частотного выхода ПИ-регулятора. Модуль Theta Generator генерирует угол путем интегрирования. Входной тета-фактор определяет наклон интегрирования и зависит.
на сampлин часы. Угол, генерируемый тета-генератором, используется для поворота входных значений I и Q. Функция ошибки зависит от типа модуляции. Поскольку ПИ-регулятор реализован в формате с фиксированной точкой, масштабирование выполняется на пропорциональных и интегральных выходах ПИ-регулятора.
Аналогично масштабирование реализовано для тета-интеграции.
Параметры IP-ядра и сигналы интерфейса
В этом разделе обсуждаются параметры графического конфигуратора Costas Loop и сигналы ввода-вывода.
Параметры конфигурации
В следующей таблице приведено описание параметров конфигурации, используемых при аппаратной реализации Costas Loop. Это общие параметры, которые варьируются в зависимости от требований приложения.
Таблица 2-1. Параметр конфигурации
| Имя сигнала | Описание |
| Тип модуляции | БПСК или КФСК |
Входные и выходные сигналы
В следующей таблице перечислены входные и выходные порты Costas Loop.
Таблица 2-2. Входные и выходные сигналы
| Имя сигнала | Направление | Тип сигнала | Ширина | Описание |
| CLK_I | Вход | — | 1 | Сигнал часов |
| ARST_N_IN | Вход | — | 1 | Активный низкий сигнал асинхронного сброса |
| I_DATA_IN | Вход | Подписано | 16 | Синфазный/реальный ввод данных |
| Q_DATA_IN | Вход | Подписано | 16 | Ввод квадратурных/мнимых данных |
| КП_ИН | Вход | Подписано | 18 | Константа пропорциональности ПИ-регулятора |
| КИ_ИН | Вход | Подписано | 18 | Интегральная константа ПИ-регулятора |
| LIMIT_IN | Вход | Подписано | 18 | Ограничение для ПИ-регулятора |
| THETA_FACTOR_IN | Вход | Подписано | 18 | Тета-фактор для тета-интеграции. |
| I_DATA_OUT | Выход | Подписано | 16 | Синфазный/Реальный вывод данных |
| Q_DATA_OUT | Выход | Подписано | 16 | Вывод квадратурных/мнимых данных |
| THETA_OUT | Выход | Подписано | 10 | Расчетный индекс Тета (0-1023) для проверки |
| ПИ_ВЫХ | Выход | Подписано | 18 | ПИ-выход |
Временные диаграммы
В этом разделе обсуждается временная диаграмма петли Костаса.
На следующем рисунке показана временная диаграмма петли Костаса.
Рисунок 3-1. Временная диаграмма петли Костаса
Испытательный стенд
Для проверки и тестирования Costas Loop используется унифицированный испытательный стенд, называемый пользовательским испытательным стендом. Для проверки функциональности Costas Loop IP предусмотрен испытательный стенд.
Моделирование рядов
Чтобы смоделировать ядро с помощью тестового стенда, выполните следующие шаги:
- Откройте приложение Libero SoC, щелкните вкладку «Каталог», разверните «Решения-Беспроводные сети», дважды щелкните COSTAS LOOP и нажмите «ОК». Документация, связанная с IP, указана в разделе «Документация».
Важный: Если вы не видите вкладку «Каталог», перейдите к View > меню Windows и щелкните Каталог, чтобы сделать его видимым.
Рисунок 4-1. Costas Loop IP Core в каталоге SoC Libero
- Настройте IP в соответствии с вашими требованиями.
Рисунок 4-2. Графический интерфейс конфигуратора
Продвигайте все сигналы на высший уровень и создайте дизайн - На вкладке «Иерархия стимулов» нажмите «Построить иерархию».
Рисунок 4-3. Построить иерархию
- На вкладке «Иерархия стимулов» щелкните правой кнопкой мыши тестовый стенд (цикл Костаса), выберите «Имитировать существующий дизайн», а затем нажмите «Открыть в интерактивном режиме».
Рисунок 4-4. Моделирование дизайна предварительного синтеза
ModelSim открывается с помощью тестового стенда file, как показано на следующем рисунке.
Рисунок 4-5. Окно моделирования ModelSim
Важный: Если симуляция прерывается из-за ограничения времени выполнения, указанного в .do file, используйте команду run -all, чтобы завершить симуляцию
История изменений
История изменений описывает изменения, которые были реализованы в документе. Изменения перечислены по редакции, начиная с самой последней публикации.
Таблица 5-1. лист регистраций изменений
| Пересмотр | Дата | Описание |
| A | 03/2023 | Первоначальный выпуск |
Поддержка микросхемы ПЛИС
Группа продуктов Microchip FPGA обеспечивает свою продукцию различными службами поддержки, включая службу поддержки клиентов,
Центр технической поддержки клиентов, г. webсайт и офисы продаж по всему миру. Клиентам предлагается посетить
Интернет-ресурсы Microchip, прежде чем обращаться в службу поддержки, поскольку весьма вероятно, что их запросы уже были
ответил.
Обратитесь в Центр технической поддержки через webсайт на www.microchip.com/support. Упоминание устройства FPGA
Номер детали, выберите соответствующую категорию корпуса и загрузите дизайн files при создании обращения в техподдержку.
Свяжитесь со службой поддержки клиентов для получения нетехнической поддержки продукта, такой как информация о ценах на продукт, обновления продукта, обновления
информация, статус заказа и авторизация.
- Звоните из Северной Америки 800.262.1060
- Из остального мира звоните 650.318.4460
- Факс из любой точки мира, 650.318.8044
Информация о микросхеме
Микрочип Webсайт
Microchip предоставляет онлайн-поддержку через наш webсайт на www.microchip.com/. Этот webсайт используется для создания fileпесок
информация легко доступна для клиентов. Некоторые из доступных материалов включают в себя:
- Поддержка продукта – Спецификации и опечатки, примечания по применению иampпрограммы le, ресурсы по проектированию, руководства пользователя и документы по поддержке оборудования, последние версии программного обеспечения и архивное программное обеспечение
- Общая техническая поддержка – Часто задаваемые вопросы (FAQ), запросы на техническую поддержку, онлайн-дискуссионные группы, список участников партнерской программы разработки Microchip
- Бизнес Микрочипа – Руководства по выбору продуктов и заказу, последние пресс-релизы Microchip, список семинаров и мероприятий, списки офисов продаж Microchip, дистрибьюторов и представителей заводов
Служба уведомления об изменении продукта
Служба уведомлений об изменениях продуктов Microchip помогает держать клиентов в курсе продуктов Microchip. Подписчики будут получать уведомления по электронной почте о любых изменениях, обновлениях, исправлениях или ошибках, связанных с определенным семейством продуктов или интересующим его инструментом разработки.
Для регистрации перейдите по ссылке www.microchip.com/pcn и следуйте инструкциям по регистрации.
Поддержка клиентов
Пользователи продукции Microchip могут получить помощь по нескольким каналам:
- Дистрибьютор или представитель
- Местный офис продаж
- Инженер по встраиваемым решениям (ESE)
- Техническая поддержка
Клиенты должны обратиться за поддержкой к своему дистрибьютору, представителю или ESE. Местные офисы продаж также доступны для помощи клиентам. Список офисов продаж и местоположений включен в этот документ.
Техническая поддержка доступна через webсайт по адресу: www.microchip.com/support
Функция защиты кода устройств Microchip
Обратите внимание на следующие сведения о функции защиты кода на продуктах Microchip:
- Продукция Microchip соответствует спецификациям, содержащимся в соответствующем паспорте Microchip.
- Компания Microchip уверена, что ее семейство продуктов безопасно при использовании по назначению, в соответствии с эксплуатационными спецификациями и в нормальных условиях.
- Microchip ценит и активно защищает свои права на интеллектуальную собственность. Попытки нарушить функции защиты кода продукта Microchip строго запрещены и могут нарушать Закон об авторском праве в цифровую эпоху.
- Ни Microchip, ни любой другой производитель полупроводников не может гарантировать безопасность своего кода. Защита кода не означает, что мы гарантируем «неуязвимость» продукта. Защита кода постоянно развивается. Microchip стремится постоянно улучшать функции защиты кода наших продуктов.
Правовое уведомление
Эту публикацию и содержащуюся в ней информацию можно использовать только с продуктами Microchip, в том числе для проектирования, тестирования,
и интегрируйте продукты Microchip с вашим приложением. Использование этой информации любым другим способом нарушает эти
условия. Информация о приложениях устройства предоставлена исключительно для вашего удобства и может быть заменена
по обновлениям. Вы несете ответственность за то, чтобы ваше приложение соответствовало вашим спецификациям. Свяжитесь с вашим
местный офис продаж Microchip для получения дополнительной поддержки или получите дополнительную поддержку по адресу www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.
ЭТА ИНФОРМАЦИЯ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ КОМПАНИЕЙ MICROCHIP «КАК ЕСТЬ». MICROCHIP НЕ ДЕЛАЕТ НИКАКИХ ЗАЯВЛЕНИЙ ИЛИ ГАРАНТИЙ ЛЮБОГО РОДА, ЯВНЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ, ПИСЬМЕННЫХ ИЛИ УСТНЫХ, УСТАНОВЛЕННЫХ ЗАКОНОМ ИЛИ ИНЫХ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ИНФОРМАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ЛЮБЫЕ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ НЕНАРУШЕНИЯ ПРАВ, ТОВАРНОЙ ПРИГОДНОСТИ И ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ КОНКРЕТНОЙ ЦЕЛИ ИЛИ ГАРАНТИИ, СВЯЗАННЫЕ С ЕЕ СОСТОЯНИЕМ, КАЧЕСТВОМ ИЛИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ.
НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ MICROCHIP НЕ БУДЕТ НЕСТИ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБЫЕ КОСВЕННЫЕ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ, ШТРАФНЫЕ, СЛУЧАЙНЫЕ ИЛИ КОСВЕННЫЕ ПОТЕРИ, УЩЕРБ, ИЗДЕРЖКИ ИЛИ РАСХОДЫ ЛЮБОГО РОДА, СВЯЗАННЫЕ С ИНФОРМАЦИЕЙ ИЛИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ, КАКИМ БЫ ТО НИ БЫЛО ПРИЧИНОЙ, ДАЖЕ ЕСЛИ MICROCHIP БЫЛ УВЕДОМЛЕН О ВОЗМОЖНОСТИ ИЛИ УЩЕРБ МОЖНО ПРЕДВИДЕТЬ. В МАКСИМАЛЬНОМ ОБЪЕМЕ, РАЗРЕШЕННОМ ЗАКОНОМ, ОБЩАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ MICROCHIP ПО ВСЕМ ПРЕТЕНЗИЯМ, КАКИМ-ЛИБО ОБРАЗОМ СВЯЗАННЫМ С ИНФОРМАЦИЕЙ ИЛИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ, НЕ БУДЕТ ПРЕВЫШАТЬ СУММУ ПЛАТЕЖЕЙ, ЕСЛИ ТАКИЕ БЫЛИ, КОТОРЫЕ ВЫ ЗАПЛАТИЛИ НАПРЯМУЮ MICROCHIP ЗА ИНФОРМАЦИЮ.
Использование устройств Microchip в системах жизнеобеспечения и/или безопасности полностью на риск покупателя, и покупатель соглашается защищать, возмещать убытки и ограждать Microchip от любых убытков, претензий, исков или расходов, возникающих в результате такого использования. Никакие лицензии не передаются, подразумеваемые или иным образом, в соответствии с любыми правами интеллектуальной собственности Microchip, если не указано иное.
Система управления качеством
Информацию о системах управления качеством Microchip можно найти на сайте www.микрочип.com/качество.
Продажи и обслуживание по всему миру
| АМЕРИКА | АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКИЙ РЕГИОН | АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКИЙ РЕГИОН | ЕВРОПА |
| Корпоративный офис2355 бульвар Вест Чендлер. Chandler, AZ 85224-6199Тел.: 480-792-7200Факс: 480-792-7277Техническая поддержка: www.microchip.com/support Web Адрес: www.microchip.com Атланта Дулут, Джорджия Тел.: 678-957-9614 Факс: 678-957-1455Остин, Техас Тел: 512-257-3370Бостон Вестборо, Массачусетс Тел.: 774-760-0087 Факс: 774-760-0088ЧикагоИтаска, Иллинойс Тел.: 630-285-0071 Факс: 630-285-0075ДалласАддисон, Техас Тел.: 972-818-7423 Факс: 972-818-2924ДетройтНови, Мичиган Тел: 248-848-4000Хьюстон, Техас Тел: 281-894-5983Индианаполис Ноблсвилл, Индиана Тел.: 317-773-8323 Факс: 317-773-5453 Тел.: 317-536-2380Лос-Анджелес Миссия Вьехо, Калифорния Тел.: 949-462-9523 Факс: 949-462-9608 Тел.: 951-273-7800Роли, Северная Каролина Тел: 919-844-7510Нью-Йорк, Нью-Йорк Тел: 631-435-6000Сан-Хосе, Калифорния Тел: 408-735-9110Тел: 408-436-4270Канада – Торонто Тел.: 905-695-1980 Факс: 905-695-2078 | Австралия – Сидней Тел: 61-2-9868-6733Китай – Пекин Тел: 86-10-8569-7000Китай – Чэнду Тел: 86-28-8665-5511Китай – Чунцин Тел: 86-23-8980-9588Китай – Дунгуань Тел: 86-769-8702-9880Китай – Гуанчжоу Тел: 86-20-8755-8029Китай – Ханчжоу Тел: 86-571-8792-8115Китай – САР Гонконг Тел: 852-2943-5100Китай – Нанкин Тел: 86-25-8473-2460Китай – Циндао Тел: 86-532-8502-7355Китай – Шанхай Тел: 86-21-3326-8000Китай – Шэньян Тел: 86-24-2334-2829Китай – Шэньчжэнь Тел: 86-755-8864-2200Китай – Сучжоу Тел: 86-186-6233-1526Китай – Ухань Тел: 86-27-5980-5300Китай – Сиань Тел: 86-29-8833-7252Китай – Сямэнь Тел: 86-592-2388138Китай – Чжухай Тел: 86-756-3210040 | Индия – Бангалор Тел: 91-80-3090-4444Индия – Нью-Дели Тел: 91-11-4160-8631Индия - Пуна Тел: 91-20-4121-0141Япония – Осака Тел: 81-6-6152-7160Япония – Токио Тел.: 81-3-6880-3770Корея – Тэгу Тел: 82-53-744-4301Корея – Сеул Тел: 82-2-554-7200Малайзия – Куала-Лумпур Тел: 60-3-7651-7906Малайзия – Пенанг Тел: 60-4-227-8870Филиппины – Манила Тел: 63-2-634-9065СингапурТел: 65-6334-8870Тайвань – Синь Чу Тел: 886-3-577-8366Тайвань – Гаосюн Тел: 886-7-213-7830Тайвань – Тайбэй Тел: 886-2-2508-8600Таиланд – Бангкок Тел: 66-2-694-1351Вьетнам – Хошимин Тел: 84-28-5448-2100 | Австрия – Вельс Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Дания – Копенгаген Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Финляндия – Эспоо Тел: 358-9-4520-820Франция – Париж Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Германия – Гархинг Тел: 49-8931-9700Германия – Хан Тел: 49-2129-3766400Германия – Хайльбронн Тел: 49-7131-72400Германия – Карлсруэ Тел: 49-721-625370Германия – Мюнхен Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Германия – Розенхайм Тел: 49-8031-354-560Израиль – Раанана Тел: 972-9-744-7705Италия – Милан Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Италия – Падуя Тел: 39-049-7625286Нидерланды – Друнен Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Норвегия – Тронхейм Тел: 47-72884388Польша – Варшава Тел: 48-22-3325737Румыния – Бухарест Tel: 40-21-407-87-50Испания - Мадрид Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Швеция – Гётеборг Tel: 46-31-704-60-40Швеция – Стокгольм Тел: 46-8-5090-4654Великобритания – Вокингем Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Документы/Ресурсы
 |
МИКРОЧИП Управление контуром Костаса [pdf] Руководство пользователя Костас Управление петлями, Управление петлями, Менеджмент |