一）概述

    本课题来源于北航教改项目“通信原理开放性实验平台建设”和教学实验条件建设项目“通信电路与系统实验室”的子项目“通信原理开放性实验平台”。该实验平台作为开放性的硬件实验平台，以“通信原理”等课程的配套教学实验为主，兼顾通用的软硬件实现手段（如单片机、FPGA等），密切结合课程要求实现了通信基础功能单元和典型通信系统的实验，其实验内容较为广泛全面，同时又具有较强的开放性，便于学生二次开发。

二）系统结构框图

   该实验平台采用Cygnal公司的高性能单片机C8051F020和Altera公司的FPGA(EPF10K50)为主控单元，外围包含DDS、锁相环、数字解调、HDB3编解码、语音输入和输出、多路AD和DA、无线传输、非易失性RAM、LCD、两路串口等丰富的单元模块，其框图如图1所示。实验平台的实物照片图2所示。

图1 通信原理开放性实验平台系统框图 图2 通信原理开放性实验平台实物照片

三）实验平台功能特点

目前，该实验平台可以实现以下的实验项目：

数字调制和解调技术实验

模拟锁相环和锁相式频率合成器实验

数字锁相环及数字同步技术实验

PAM传输系统及抽样定理实验

时分复用系统的PCM数字基带传输实验

简单的CDMA系统实验

增量调制编译码实验

AMI/HDB3编译码实验

差错控制编译码实验

短距离无线通信实验

单片机及串口技术、用FPGA设计DDS设计、简单的uCOS II嵌入式操作系统等

所有实验现在均可以提供相应的FPGA和单片机程序，以便学生能更深入的理解实验原理，掌握相应技术的具体实现方法；而且该实验平台包含一个独特的指令系统，可以由计算机通过串口给平台发送指令来进行相应的实验内容，方便了实验操作。另外，该平台采用了单片机和FPGA主控下的外围单元的模块化设计以及大量的硬件开关，这使得这一实验平台具有了较强的开放性特点，为学生自主设计其它实验提供了一定的硬件支持。

四）实验平台主要功能芯片介绍

单片机：采用Cygnal公司的C8051F020芯片，与8051指令集完全兼容，峰值速度可以达25MIPS，片上集成ADC、可编程增益放大器、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、PCA、Flash、SRAM、WDT、VDD监视器等丰富外设，是一片完全集成的混合信号系统级芯片。

FPGA：采用Altera公司的FLEX10K50RC240芯片，其等效门数为5万门，20480个存储器位单元，2880个逻辑单元，189个可用IO口。

DDS芯片：采用AD公司的AD9850，32位频率控制字，在125MHz的参考时钟下，频率分辨率为0.0291H；相位可控制，在频率转换时能保持相位连续；片上集成高速DAC和比较器，其DAC在输出频率为40MHz时SFDR大于50dB。

此外，该平台上单片机外扩有一片128KB的非易失型RAM；FSK解调单元采用的是NE564芯片；AD和DA部分采用的是单片机内部集成的AD/DA转换器，并在外围设计了相应的放大、滤波和电平偏移电路；为了将FPGA的输出的数字信号转换为模拟信号，平台上还提供了MX7541数模转换芯片。

五）应用前景

该实验平台所提供的实验内容涵盖了《通信原理》课程的大部分知识点，并涉及《通信电路》、《电子线路（一）》、《数字电路》、《EDA设计》、《单片机基础》等课程内容，为学生提供了一个可以进行丰富的验证型和设计型实验的平台。