Page 32 - 网络电信2022年7/8月刊

本文OOK调制使用的载波信号频率为10MHz,单个周期的正弦 功能测试。实验测试中分别进行了24位位图生成、位图文件发
信号波形数据用4096点存储,其中,考虑到EP4CE6E22C8寄存器资 送调制、位图文件接收解调功能测试。
源有限,因此为了提高FPGA的存储空间利用率,本文仅实际存储
1024点的1/4波形数据,根据正弦信号的对称性,通过下式的数学 图7 光通信图像传输实验系统实物图
变换生成完整的正弦信号。

其中,ROM 表示1/4正弦波形参数寄存器,addr 为地址寄存
器,data_out表示DDS的输出波形参数。为了验证 DDS正弦载波
信号生成方法的正确性,在 ModelSim仿真软件中进行了仿真测
试,测试结果如图5所示。测试结果与理论分析结果一致。

图5 DDS正弦载波信号仿真波形

为了测试系统传输数字图像的性能,本文采用了大小为
153KB的数字图像进行测试。首先将图像编码为24位BMP图像,然
后将图像通过 UART 协议进行编码生成调制信号,本文中 UART
通信协议的主要参数如下:波特率配置为115200,无校验位,1位
停止位。经过OOK调制后发射,调制与已调波形如图8所示。

图8 发射单元信号波形
最后,通过软件编程实现 OOK 数字键控,得到最终的已调信
号。
3. UART通信协议
UART串口通信协议具有接收端与发射端无需时钟信号同
步、发送与接收协议简单等优势,比较适合于可见光通信数字图
像的传输。UART串口通信协议的时序如图6所示。

图6 UART串口通信协议时序

四．实验测试结果
在完成光通信数字图像传输系统软硬件设计的基础上,最
后进行了软件调试和实验验证。实验系统实物如图7所示。该实
验系统主要包括RIGOL DS2202A示波器、基于CH340的USB转UART
模块、FPGA调制模块、DAC模块、光发射模块、光电接收模块、
高速运放模块、包络检波器与高速 整 形 电路 模块等。 软件
调试主要在Quartus软件上进行,通过AlteraUSBBlaster将工程 其中,图8(a)为将 BMP图像编码转换为二进制的数字调制
文件的代码下载并固化至 FPGA上以进行后续的相关代码调试和 信号波形,图8(b)为将数字调制信号与10MHz正弦载波信号进行

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