Electrónica dos Sistemas Embebidos. Guia de Laboratório II

Transcrição

1 Electrónica dos Sistemas Embebidos Guia de Laboratório II IST-2014

2 A -Objectivos Com este guia pretende-se tomar contacto com cada um dos blocos fundamentais do sistema de comunicações em PCM. Os sinais em dois canais de entrada são amostrados e multiplexados no tempo sendo as respectivas amostras convertidas em binário. Por sua vez, cada uma destas amostras codificada é carregada em paralelo para um shiftregister e transmitida em série para o receptor. Aí processar-se-á a conversão série paralelo de cada amostra e conversão em sinal analógico. Por fim o sinal é desmultiplexado e recuperado em cada um dos dois canais do receptor. B -Equipamento para Ensaio Laboratorial Placa MODICOM 3/1 (PCM TRANSMITTER) Placa MODICOM 3/2 (PCM RECEIVER) Fonte de alimentação +15V, -15V, +5V, GND(0V), DL3155AL5 (DE LORENZO) Osciloscópio- Tetronix TDS Pontas de prova de tensão para ligação ao osciloscópio Fios e cabos de ligação Trabalho laboratorial 1- Assegure-se das alimentações das duas placas Modcom 3 às saídas +15V,-15V, 5V e 0 do módulo DL3155M5. 2-Coloque os interruptores existentes nas placas nas posições: Transmissor-Modcom3/1 MODE na posição FAST. SYNC CODE GENERATOR na posição OFF ERROR CHECK CODE SELECTOR na posição OFF. SWITCHED FAULTS na posição OFF 1kHz para a entrada CH0 2kHz para a entrada CH1 Receptor-Modcom3/2 MODE na posição FAST SYNC CODE DETECTOR na posição OFF ERROR CHECK CODE SELECTOR na posição OFF SWITCHED FAULTS na posição OFF PULSE GENERATOR DELAY ADJUST todo rodado para a direita 3-Faça as seguintes ligações entre as duas placas MODICOM 3/1 (Transmitter) MODICOM 3/2(Receiver) TX CLOCK OUTPUT para RX CLOCK INPUT TX TO OUTPUT para RX SYNC INPUT TX DATA OUTPUT para RX DATA INPUT 4-Ligue o botão power on do módulo DL3155M5. 5-Testes e resultados a) Apresentação do kit Modcom referente ao Sistema Digital de Comunicação PCM - Funcionamento base do sistema de transmissão PCM

3 Transmissão de dois sinais sinusoidais com f CH0 =1kHze f CH1 =2kHz Transmissor-Modcom3/1 1- Visualize os sinais CH.0 e CH.1 no oscil. nos pontos 10 e 12 assegurando 6Vpp em cada canal 2-Ligue a saída de som do computador de secretária a CH1 depois de desligar 2kHz Receptor-Modcom3/2 1- Visualize os sinais transmitidos nos canais CH.0 e CH.1 do oscil. nos pontos 33 e Alimente as colunas de som com o sinal obtido de CH1. - Modalidades de funcionamento com e sem geração de sinal de sincronismo de trama e modos síncronos e quase síncronos (demonstração a realizar pelo professor no início da aula) b) Amostragem e retenção de dois canais do transmissor (PAM- Pulse Amplitude Modulation- de topo plano) e a sua multiplexagem temporal CH0 sinal sinusoidal, 1kHz e 6Vpp, CH1 a 0V 1. Observe os sinais nos pontos de teste 10, 5 e Desenhe o sinal de CH0 obtido em v(10) e as amostras de CH0 e CH1 observados em v(15). Anote a frequência de amostragem do sinal V(5) cada canal anotando a frequência de amostragem do canal CH0, tempo de amostragem e as escalas de tensão utilizadas. 3. Observe o espectro de v(10) e anote a frequência da harmónica principal observe também v(15) escolhendo a escala 12.5kHz e anote as frequências das 3 primeiras harmónicas. c) Conversão A/D no transmissor de sinal digital 1. Substitua as fontes de sinal do CH0 e CH1 por DC.1 e DC.2 respectivamente. Suponha que as tensões de alimentação do conversor ADC são ±Vref=5V. Assegure 3V no canal 1 e rode totalmente para a esquerda o botão de DC.2 de modo a garantir uma tensão em CH1 inferior a Vref- =-5V. 2. Ler o resultado da conversão do A/D de 7 bits a partir do painel de LEDs e comparar com a previsão teórica. 3. Prever quais as saídas do conversor quando em CH0 a tensão for 4V e no canal CH1 é -5V. d) Conversão paralelo série do sinal digital 1. Coloque o interruptor MODE na posição SLOW. O piscar do LED no ponto 8 (EC - end of conversion) assinala o fim da conversão analógica-digital referente a cada uma das amostras de CH0 e CH1. Observe como se processa o carregamento em paralelo do Shift-Register a partir do buffer do ADC e de seguida a saída em série para o canal de transmissão. 2. Reponha o interruptor na posição FAST e observe em simultâneo o sinal de sincronismo de trama TX. To OUTPUT e a saída série de bits respectivamente nos pontos 4 e 44 e identificar na trama ( frame ) de 14bits as palavras digitais associadas aos canais CH0 e CH1 multiplexados no tempo. Medir f TX.

4 e) Sincronismo de trama/ Observação O número de conexões entre placas pode ser reduzido se for enviado o bit de sincronismo de trama no início de cada transmissão de trama. No nosso caso a trama é apenas de dois canais e será constituído por 14bits. O bit de sincronismo pode ser um dos indicados na sequência que se repete indefinidamente. Essa sequência de 15 bits é produzida pelo SYNC CODE GENERATOR do transmissor. No receptor, esta sequência pode ser detectada pelo bloco SYNC CODE. Logo que esta sequência seja detectada em 15 tramas consecutivos dar-se-á o sincronismo de trama Procedimentos: 1. Coloque SYNC CODE GENERATOR no estado ON. Observe o resultado ponto 44 da placa transmissora. Considera-se que CH0=3V, CH1<-5V. 2. Desligue de RX SYNC INPUT o cabo de ligação a TX TO OUTPUT para que a placa receptora não receba o sinal de sincronismo de trama. Poderá verificar que apesar disso a placa receptora mantém o sincronismo uma vez que os LEDS acesos do DATA LATCH da placa receptora tem a mesma ordem dos da placa transmissora. 3. Desligue a alimentação de todo o sistema no botão power on do módulo DL3155 e ligue-a logo de seguida verificando que, entretanto, os LEDS da placa receptora perderam a ordem que tinham anteriormente. 4. Coloque SYNC CODE DETECTOR no estado ON para verificar o seu efeito da recuperação do sincronismo na placa receptora. f) Circuitos de temporização do sistema PCM e sincronismo de bit Caso de transmissão digital síncrona 1. Qual a frequência de sincronismo de bit TX.CLOCK OUTPUT. 2. Mude para (x10) a atenuação da sonda do osciloscópio. Meça a frequência à saída do oscilador de cristal no ponto de teste Meça a frequência do sinal no pino 12 do contador 74HC390 e indique o módulo de divisão utilizado desse contador 4. Meça a frequência do sinal do pino 3 de 74HC86, associado ao clock do conversor ADC. Quantos impulsos desse clock dispõe o conversor ADC para a conversão duma amostra. Caso de transmissão quase síncrona (facultativo) O número de conexões entre o transmissor e o receptor pode ainda ser reduzido pela remoção da ligação a RX.CLOCK INPUT do cabo de ligação ao sinal de sincronismo de bit TX.CLOCK OUTPUT. No emissor, este sinal é obtido por divisão do sinal de relógio gerado por um oscilador de cristal. Nos sistemas síncronos o CLOCK nas placas emissora e receptora é o mesmo, todavia, nos sistemas de transmissão quase síncronos como poderá ser o caso, o CLOCK poderá resultar dum oscilador controlado por tensão (VCO) constituinte da malha PLL (Phase- Locked Loop) integrada no bloco CLOCK GENERATION CIRCUIT. Neste último caso, a PLL apresenta uma frequência de oscilação de operação próxima da do transmissor mas em que a fase e pequenos desvios na frequência são acertados a partir da stream de bits. 1. Observe V(6) V(7) e V(8) ajustando o botão VCO ADJUST para a frequência central de rodalivre f 0 =240kHz e meça o valor médio de V(7). 2. Ligue RX DATA INPUT ao INPUT do CLOCK REGENERATION CIRCUIT e em seguida do OUTPUT desse circuito ao RX CLOCK INPUT. Verifique nos leds do DATA LATCH a recuperação das palavras enviadas do transmissor. Desenhe V(4), V(5) e V(6) para um impulso

5 de V(4) utilizando o botão RUN/STOP do osciloscópio. Interprete os resultados. Que ajuste em V(6) deveria verificar-se caso a frequência de VC0 crescesse.