毕业设计论文移动互联网电子商务点石平台可行性分析

《毕业设计论文移动互联网电子商务点石平台可行性分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文移动互联网电子商务点石平台可行性分析（70页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、移动互联网电子商务点石平台可行性分析 2010年12不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目 录第1章 项目概述错误！未定义书签。1.1 概要错误！未定义书签。1.2 项目简介3第2章 项目分析错误！未定义书签。2.1 阻抗测量理论错误！未定义书签。2.2 阻抗测量方法82.2.1 电桥法测量阻抗82.2.2 谐振法测量阻抗92.2.3 矢量电压电流法测量阻抗102.3 多种阻抗测量方法的比较错误！未定义书签。2.4 小结12第3章 信号调理电路设计133.1 模拟输入前端调理单元电路设计错误！未定义书签。3.2 抗混叠低通滤波单元电路设计错误！未定义书签。3.3 数据采集单元电路设计错误！未定

2、义书签。3.3.1 A/D转换电路错误！未定义书签。3.3.2 锁相倍频单元电路设计错误！未定义书签。3.4 测频电路单元设计错误！未定义书签。3.4.1 测频原理与方法错误！未定义书签。3.4.2 测频电路的硬件设计错误！未定义书签。第4章 DSP系统电路设计384.1 DSP最小系统设计384.1.1 TMS320F2812介绍394.1.2 时钟电路设计394.1.3 电压监控电路设计424.1.4 JTAG仿真接口设计434.1.5 电源管理电路设计444.1.6 外部扩展存储器设计454.2 人机接口单元电路设计474.2.1 RS232/485接口电路设计484.2.2 USB接口

3、电路设计504.2.3 CAN总线接口电路设计524.2.4 显示电路和键盘接口电路设计534.3 Boot装载与复位电路设计544.3.1 Boot装载模式选择544.3.2 复位模式与复位源554.3.3 看门狗电路设计554.4 测试流程56结论60参考文献62攻读学位期间发表的学术论文65致谢66 第1章 概述1.1 移动互联网的发展状况1.1.1 国际和香港地区移动互联网发展状况欧洲由于移动电话普及水平很高，正成为无线互联网最大的实验场。英国最大移动电话和互联网运营商BTCellNet己在现有GSM网络上成功开发了GPRS业务，实现了GSM手机用户上网。BTCellNet的每个无线互

4、联网用户平均每月增值的收入为11美元，每年因无线互联网增值的收入为5 000万美元。瑞典移动电话运营商Telia Mobile使用MyDOF平台提供手机上网服务，用户可以访问包括信息和交易在内的系列业务，如用移动电话购买机票等，最近它与诺基亚签署了协议，准备利用诺基亚支持WAP的Artus平台扩展WAP业务。2000年2月，它又与世界第二大独立软件集团Oracle公司合组公司，开发移动互联网业务。在美国，Sprint PCS公司最近推出了可让用户查看电子邮件和预订个人互联网信息的移动电话业务。这种无线新闻和信息服务针对移动电话有字符限制的特点进行了特殊设计，它可以提供新闻、天气预报、市场最新信

5、息、体育和娱乐新闻，通过手机的显示屏显示给手机用户。Sprint PCS公司的这项无线互联业务使用范围遍布美国280多个城市，服务合作伙伴包括Bloomberg、CNN和MapQuest地图网站。AOL交互式项目组新近宣布，AOL可能会耗资100亿美元来促进消费者在家庭通过电缆、增强了功能的电话线、卫星和无线技术来访问互联网。日本电信集团移动通信网株式会社（NTT DoCoMo）于1999年2月在日本推出了基于 分组方式的I-Mode增值服务，使手机用户可以浏览以HTML语言为平台的互联网站。该服务推出9个月，用户达260万户，用户月平均电信消费增长40。使用I-Mode无线上网服务的用户数已

6、于2000年8月6日突破1 000万户，每天也正以23万户的速度增长，无线互联网每月能为DoCoMo带来3 600万美元的收入。这不仅对其他日本力推无线上网的通信业者是个遥不可及的数字，对世界各地推动WAP无线上网服务的相关业者而言，更是一种压力。根据日本邮政省至八月底的统计得知，全日本加入无线上网服务的用户数达到1 700多万人，而I-Mode在日本移动上网的市场占有率约64，遥遥领先其它竞争对手。而I-Mode的成功也使得NTT DoCoMo成为全日本最大的ISP业者，更是全球仅次于美国在线（AOL）的第二大ISP，其经营阶层更发下宏愿，希望在2000年底之前，能挤下美国在线成为全球最大的

7、ISP业者。I-Mode的成功也让日本重燃了在国际网络发展的信心，对其过去一直落后欧美、甚至部分亚洲国家的网络相关事业发展，提供了另一个竞争基础。最近精工爱普生公司推出一种名为 Location-COM 的移动电话，使用这种电话的用户在迷路时只要输入一个地址，然后在全球定位系统和彩色液晶显示地图的帮助下，移动电话就可以将用户带到正确的目的地。在香港，针对移动互联服务已经开始了市场竞争。和记黄埔将19的股权出售给 NTTDoCoMo，积极开展I-Mode移动电话网上增值服务。香港电信在先一步向用户推出类似I-Mode的I-menu增值服务后，现正广泛向用户推广通过WAP手机使用该项服务。香港数码

8、通公司1999年6月安装测试了爱立信的WAP网关、应用程序和服务，9月份率先在香港推出了WAP服务，用户只要接上一台爱立信MC218手提电脑，就可收发电于邮件、获得新闻及金融和体育信息。1.1.2 中国内地移动互联网发展现状中国移动互联网的技术应用与日韩不同，采用的是WAP协议。中国使用手机上网的用户多数采用WAP接入的方式。艾媒综合研究数据显示，截至2009年12月底，中国手机网民用户总数2.33亿，具有独立域名的WAP站点数量约为50万个，WAP网页数量约为15.6亿个。根据用户规模、网站数量以及用户特征等方面综合判断，目前WAP在中国已经进入快速增长期，相当于PC互联网2000-2001

9、年间的发展水平。与日韩两国的移动互联网业务的使用状况相比，中国移动互联网用户最感兴趣的还是手机图铃业务、读书和游戏业务。而2003年前后，韩国移动互联网用户最感兴趣的业务是图片、音乐和游戏，日本的音乐和游戏类业务也在移动互联网开始起步后的2-3年左右最受用户欢迎。目前日韩用户的兴趣点已经从图片和音乐下载类业务逐渐向具备Web2.0特征、体现移动和固定互联网融合的业务转移。预计在今后的1-2年内，随着中国移动网络带宽的增加，用户对业务的需求也会发生一定的变化，从信息量少的内容获取类业务向视频类业务、体现移动网和互联网融合的业务转变。为了适应未来客户需求可能发生的变化，分析认为移动UGC、SNS、

10、内容共享与下载、移动游戏等移动互联网业务将有良好的发展前景。从移动互联网的服务内容和服务类型上来看，中国移动互联网的初步服务格局已经形成。一方面，与传统PC互联网类似的，移动门户、移动搜索、手机游戏、移动IM和手机视频成为目前主要的服务类型，同时，在细分领域当中也呈现出了差异化的服务模式。另一方面，从手机作为服务终端的角度上，一些基于移动互联网的客户端软件也迅速发展起来。随着全球移动互联网向3G时代的迈进，智能手机成为应用3G服务越来越重要的终端，而抢占智能手机的操作系统则成为发展的重点。与互联网对比后可以发现，操作系统的竞争往往是产业竞争中最关键的环节，一旦某个操作系统成为市场的主流，围绕此

11、操作系统所做的应用开发也就会成几何级数的增长。因此，在手机操作系统上出现的Symbian、Windows Mobile、Linux以及Android的竞争是移动互联网产业快速发展前的基础和缩影。1.2 移动电子商务的概述1.2.1 什么是移动电子商务移动电子商务（M-commerce）是指通过手机、PDA(个人数字助理)、掌上电脑、笔记本电脑等移动通讯设备与无线上网技术结合所构成的一个电子商务体系。相对于传统的电子商务而言，移动电子商务可以真正使任何人在任何时间、任何地点得到整个网络的信息和服务。与传统通过电脑(台式PC、笔记本电脑)平台开展的电子商务相比，移动电子商务拥有更为广泛的用户基础。

12、目前，中国互联网用户接近3亿，而手机用户已超过6亿（有效号码数量），并具有数量众多的PDA，因此它具有更为广阔的市场前景。移动电子商务不仅能提供互联网上的直接购物，还是一种全新的销售与促销渠道。它全面支持移动互联网业务，可以实现电信、信息、媒体和娱乐服务的电子支付。移动电子商务不同于目前的销售方式，它能充分满足消费者的个性化需求，设备的选择以及提供服务与信息的方式完全由用户自己控制。移动电子商务与传统电子商务的区别在于其服务对象的移动性、服务要求的即时性、服务终端的私人性和服务方式的方便性。1.2.2 移动电子商务技术移动互联网应用技术和无线数据通信技术是移动电子商务的技术基础。目前，支持移动

13、电子商务发展的技术主要包括：无线应用协议（WAP）、移动IP、蓝牙技术（Bluetooth）、通用分组无线业务（GPRS）、移动定位系统和第三代移动通信系统等。无线应用协议（WAP）是开展移动电子商务的核心技术之一。通过WAP，手机可以随时、方便、快捷地接入互联网，真正地实现了不受时间和地域约束的移动电子商务。它是一种无线通信协议。目前，很多电信企业推出了多种WAP产品，包括WAP网关、应用开发工具和WAP手机，向用户提供网上资讯、移动网银、机票订购和网上游戏等服务。WAP主要会受移动通信带宽的影响。移动IP通过网络层改变IP协议，从而实现移动设备在互联网上的无缝漫游。蓝牙技术（Bluetoo

14、th）可以很方便的实现小范围内的无线通信，且成本低、功耗小。GPRS突破了GSM只能以9.6kbps进行数据通信的限制。通过采用分组交换模式，使GPRS最高传输速率可以达到164kbps。第三代移动通信系统不仅把通信速率提高到2Mbps，更把手机变成集语音、图像、数据传输等多功能于一体的未来通信终端，大大促进了移动电子商务的广泛应用。三、移动电子商务提供的服务。目前，移动电子商务主要提供以下服务：联单银行业务：移动电子商务使用户能随时随地在网上安全地进行个人财务管理，进一步完善因特网银行体系。用户可以使用其移动终端核查其账户、支付账单、进行转账以及接收付款通知等。 交易：移动电子商务具有即时性

15、，因此非常适用于股票等交易应用。移动设备可用于接收实时财务新闻和信息，也可确认订单并安全地在线管理股票交易。 订票：通过因特网预定机票，车票或入场券已经发展成为一项主要业务，其规模还在继续扩大。因特网有助于方便核查票证的有无，并进行购票和确认。移动电子商务使用户能在票价优惠或航班取消时立即得到通知，也可支付票费或在旅行途中临时更改航班或车次。借助移动设备，用户可以浏览电影剪辑、阅读评论，然后定购邻近电影院的电影票。 购物：借助移动电子商务，用户能够通过其移动通信设备进行网上购物。即兴购物会是一大增长点，如订购鲜花、礼物、食品或快餐等。传统购物也可通过移动电子商务得到改进。例如，用户可以使用“无

16、线电子钱包”等具有安全支付功能的移动设备，在商店里或自动售货机上进行购物。 娱乐：移动电子商务将带来一系列娱乐服务。用户不仅可以从他们的移动设备上收听音乐，还可以订购、下载或支付特定的曲目，并且可以在网上与朋友们玩交互式游戏，还可以游戏付费，并进行快速、安全的博彩和游戏。无线医疗(Wireless Medical)医疗产业的显著特点是每一秒种对病人都非常关键，在这一行业十分适合于移动电子商务的开展。在紧急情况下，救护车可以作为进行治疗的场所，而借助无线技术，救护车可以在移动的情况下同医疗中心和病人家属建立快速、动态、实时的数据交换，这对每一秒钟都很宝贵的紧急情况来说至关重要。在无线医疗的商业模

17、式中，病人、医生、保险公司都可以获益，也会愿意为这项服务付费。这种服务是在时间紧迫的情形下，向专业医疗人员提供关键的医疗信息。由于医疗市场的空间非常巨大，并且提供这种服务的公司为社会创造了价值，同时，这项服务又非常容易扩展到全国乃至世界，我们相信在这整个流程中，存在着巨大的商机。1.3 项目概述点石平台是一种基于B2C、C2C的移动电子商务平台，也是一款手机客户端。商家可以通过注册发布自己的打折信息、优惠券、甚至是商品信息供用户去在线浏览、购买；而当用户浏览到这些信息、或者在线购买了某件商品，他可以向其他用户共享或推荐这个信息；另一种模式是，用户手中有一些打折信息、优惠券、商品，他可以在线去发

18、布这些信息以供其他用户去选择消费。所有这些方式，在点石平台中都是免费的，只有用户与商家、或用户与用户之间会产生消费行为，即用户消费的金额是直接于商家或其他用户相关的。另外，点石平台还提供了各种第三方支付方式，确保用户与商家交易的安全性。整个平台是以宫格形式出现的，里面包括：IM即时通讯（免费）、SNS、账户充值、用户反馈、公共信息、功能设置、棋牌大厅等；可以让用户可以在闲暇之余进行其他的乐趣体验。第2章 项目分析 2.1 项目需求与目标2.1.1 社区定位功能定位：基于B2C、C2C的移动设备上的电子商务平台；社区侧重：前期以餐饮行业做为突破口，重点开发Android系统上的客户端；目标受众：

19、餐饮店面、酒店、KTV、电影院等娱乐场所，消费者；社区特性：SNS式社区化服务；核心价值：实现商家与消费者互利共赢，拓宽产品销售渠道；2.1.2 社区功能需求1) 提供消费者了解商家打折优惠信息的平台；2) 提供消费者订购商家打折优惠信息的平台；3) 提供消费者在线购买商家产品的平台；4) 提供消费者与消费者之间共享、推荐消费、商品信息的平台；5) 提供消费者与消费者即时沟通服务的平台；6) 提供消费者发布、修改、撤销关于自有资源信息的平台；7) 提供第三方支付手段的平台；8) 提供通过社区游戏或棋牌游戏赢取免费虚拟币的平台；9) 提供图片批量编辑、上传等其他工具的平台；10) 提供商品人气排

20、名、购物消费指南等信息的平台；11) 提供在线日志系统的平台；2.1.3 运营策略运营策略：起步阶段是B2C模式，先从餐饮、酒店、KTV或商场入手，为对方免费发布优惠券或打折信息，通过这种方式提升平台的用户数量，积累人气；用户订阅优惠券也是免费的；伴随着注册用户越来越多，肯定会有更多类型的商家有合作的需求；这样的话，平台会提供接口，供商家自己去发布消息或是直接发布商品信息供用户在线购买；当B2C模式成熟起来，可以加入C2C模式，即消费者可以自己去发布信息供其他消费者订购或购买；同时引入在线竞技游戏，供消费者PK，赢趣虚拟币。2.1.4 盈利模式u 广告费u 更低折扣信息的订阅费用u 在线购买虚

21、拟币费用u 社区游戏付费广告费社区广告栏订阅费特级商品折扣购买虚拟币消费者升级需求先体验后付费社区游戏2.1.5 五年战略规划目前，项目还处于启动阶段，预计2011年度，主要集中在项目的规划、技术实现和项目开发阶段；当项目的客户端第一版本、服务器搭建基本完成后，采取2年内全部免费的模式去积累在线用户数量；后两年主要布局盈利模式，争取做成一个以更大限度去实现消费者与商家互利共赢的电子商务平台。2.1.6 发展目标战略目标：中国移动互联网第一基于B2C、C2C电子商务平台；中国移动互联网注册用户最多的电子商务平台；中国移动互联网交易额最大的电子商务平台；中国移动互联网海外用户最多的电子商务平台；基

22、于当前手机平台种类繁多，低端的有MTK、展讯等山寨机平台；高端的有Symbian、Android、Iphone、Windows Mobile等平台；未来看好Android智能机的发展，因此前期重点布局在Android智能机，针对不同Android平台版本，开发不同的社区版本，供用户通过Android Market、或互联网下载到手机终端；后期的话，根据形势，开发基于Symbian、Windows Mobile、Iphone平台的社区；做到跨平台，以及通过第三方支付，争取做到不受移动运营商的限制。2.2 主要思路如上节所述，阻抗测量可分为模拟测量法和数字测量法两种，本节详细介绍相关的测量方法及其

23、优缺点，并结合本课题的设计要求选取一种最为可行的方式作为设计中采用的方法。2.2.1 电桥法测量阻抗电桥法是采用模拟法测量阻抗值，早期多采用电桥法来测量阻抗值。电桥法基本工作原理是四臂电桥电路，电路原理图如图2-3所示。图2-3 电桥法测量阻抗原理Fig.2-3 The princple diagram of electronic bridge measnring impedance图中Zl，Z2，Z3，Zx为电桥的四臂的阻抗，其中Zx为所要测量的阻抗。整个电桥由信号源供电，G为电桥的平衡指示器，当电桥桥路平衡时，Uab=0，桥臂平衡指示器上无电流流过。根据克希霍夫定律，得出式（2-12）。

24、(2-12)故推导出式（2-13）。 (2-13)以上两式相比得出式（2-14）。 (2-14)这就是电桥法测量的平衡条件，当桥路中有三个桥臂值已知时，待测量阻抗才可以求得。电桥法阻抗测量仪的结构图如图2-4所示，它由测量信号源、测量桥路、平衡指示电路、平衡调节机构、显示电路和电源等组成。平衡调节机构测量信号源显示电路测量桥路平衡指示电路电源图2-4 电桥法阻抗测量仪的结构图Fig.2-4 The structure of electronic bridge impedance measuring appartus2.2.2 谐振法测量阻抗谐振法也是模拟测量阻抗值得一种方法，是利用调谐回路的谐

25、振特性而建立的阻抗测量方法。测量线路简单方便，在技术上的困难要比高频电桥小。它的原理图如图2-5所示。图2-5 谐振法测量原理图Fig.2-5 The pirncple map of resonance measuring impedance谐振法测量阻抗的相关公式见式（2-12），（2-13），（2-14）。可以看出测量电路也是由模拟电路构成。 (2-15) (2-16) (2-17)2.2.3 交流伏安法测量阻抗伏安法是最经典的方法，它的测量原理直接来源于阻抗的定义，即若已知流经被测阻抗的矢量电流并测得被测阻抗两端的电压，则通过比率便可得到被测阻抗的矢量。显然，要实现这种方法，仪器必须能进

26、行矢量测量及除法运算，因而，只有运用现代电路技术，特别是计算机技术才能使这一经典方法得到发展。伏安法可用图2-5的原理电路来说明。图中Io是恒流源，为已知量；Zs是标准电阻，也是已知量（为计算方便一般选为实电阻）；被测阻抗Zx与Zs相串联。分别测出Zs和Zx两端的矢量电压Us和Ux，便可通过计算得到待测阻抗，如式2-18。其中Ux的大小代表被测阻抗Zx上矢量电流Io的大小。上述测量实际上是先分别测出各个矢量电压的两个分量，然后再通过一系列运算得到被测值Zx的数值。显然，上述测量单纯用电子线路来完成是很不方便的。计算机技术进入测量仪器以后，可以充分利用计算机存储记忆、计算以及灵活的控制功能，方便

27、地获取Us和Ux的各标量并存入内存，迅速计算其结果，实现快速的自动测量，从而使伏安法这一古典方法获得了新的生命力。伏安法有固定轴法和自由轴法两种实现方法，其区别在于相敏检波器相位参考基准选取的不同。固定轴法要求相敏检波器的相位参考基准严格与式(2-18)分母位置上的矢量一致，这样分母只有实部分量，使矢量除法简化为两个标量除法运算。这种方法的弱点在于：为了固定坐标轴，确保参考信号与信号之间的精确相位关系，硬件电路要付出相当大的代价。自由轴法采用微处理器直接进行矢量运算。与传统的固定轴法相比，它不要求把坐标轴固定在某已知方向上，不用确保参考信号与信号间的精确相位关系，因而可省去有关硬件电路，不存在

28、不同相产生的误差，有利于精度的提高。此法不要求复数阻抗的坐标轴固定，故称为“自由轴”法。图2-6示出“自由轴”法的矢量图。在本方法中，坐标轴方向可任意选择，因此角的值是任意的。自由轴法测量原理框图如图2-7所示。自由轴法中被测阻抗Zx两端电压Ux与标准阻抗Zs两端的电压Us的关系可以用图2-6表示。图中缓冲放大器通过开关S来选择Vx或Vs，对每一个Vx和Vs都要分别进行两次测量，这两次测量的相位参考基准信号要求保持精确的正交，以得到预期的投影分量值。所谓投影分量，就是测量矢量与相位参考基准信号在相敏检波器上相乘的结果，这部分功能的实现在后面有所描述。然后分别由双斜A/D转换器将投影分量变成数字

29、量经接口电路送到微机系统中储存，最后由微处理器经数学计算得到待测参数。Vx和Vs在任意方向上的各分量值由式（2-19）、（2-20）和（2-21）表示。式中负号由测量电路中的反相器引入。N1、N2分别为Vx在0方向与90方向上电压V1与V2所对应的数字量；N3、N4分别为Vs在0方向与90方向上电压V3与V4所对应的数字量；A为刻度系数。然后，由式(2-20)、(2-21)可得式（2-22）。若Zs采用标准电阻Rs，根据式（2-18）及式（2-22），可得式（2-23）。则其实部、虚部分别见式（2-24）和式（2-25）。由D值的定义可求出式（2-26）。因此，直接通过对N1、N2、N3、N4

30、数字量的运算，即完成了矢量除法运算，就可求得阻抗Zx。依次类推，可以求出其它被测参数的数学模型。 2.3 测量方案的选择利用电桥法测量阻抗需要搭建起平衡电桥且需要非常灵敏的平衡指示器，因为是用模拟器件构成，因此在稳定性和准确性上不好，需要进行手动平衡，因此测量繁琐、费时，且测量范围受限，给测量带来极大的不便。谐振法也是由模拟器件构成，测量时需要调谐到谐振，阻抗测量精度低。矢量电压电流法，主要应用在智能化仪器仪表中，通常精确度为。精确度。它是采用数字测量技术，充分利用计算机的处理能力，进行虚实部的分离的测量，矢量电压电流法测量阻抗能够充分利用数字信号处理的方法，通过对数字芯片进行简单的硬件连接，

31、用软件编程的方法进行数字滤波和阻抗值的计算，避免了用模拟电路测量阻抗连接电路繁琐，抗干扰性差的缺点。因此设计上采用矢量电压电流的方法进行阻抗的测量。2.4 小结综上所述，在阻抗测量领域，随着计算机和测量网络技术的发展和应用，数字测量法已经成为目前阻抗测量的主流，在数字阻抗测量中，矢量电压电流法是最为经典的方法，它直接来自阻抗的定义，并且能够利用数字信号处理技术进行信噪分离，可以准确有效的测量复阻抗（实部和虚部）。而且相较传统的模拟测量法，采用数字电子技术设计的测量仪具有测量速度快、准确度高、操作便捷、测量范围宽、有自校准功能可进行误差修正、带计算机接口等优点。因此在本设计中采用数字化的矢量电压

32、电流法测量阻抗，用DSP作为处理芯片，充分利用数字信号处理技术，设计一款低成本、高性能、高精度的数字阻抗测量仪是可行的20。第3章 模拟电路设计采用自由轴法构成的LCR测试仪模拟电路部分主要由DDS信号源、信号调理电路、射频放大电路、幅度相位检测电路等组成。 3.1 正弦激励信号源电路激励信号源在阻抗测试仪中有着重要的地位，它的各项性能指标直接关系到整个测试仪系统所能达到的性能要求。其信号源的中心频率都应当是被测网络通频带的中心频率，频率宽度应稍大于被测网络的带宽。为此要求信号源的中心频率及宽度均可独立调节。总之，其设计的好坏会直接影响到后续电路的工作状况和测量精度。 3.1.1 实现信号源的

33、几种方法介绍频率合成技术是无线电电子学的主要组成部分。将一个（或多个）基准频率变换为另一个（或多个）合乎质量要求的所需频率信号的技术称为“频率合成技术”。频率合成的任务有两条：一是产生所需的频率。另一个是获取纯净的信号，也就达到频率合成的目的。从频率合成技术发展过程看，频率合成的方法主要有三种，由Finden首先提出的最早的合成方法称为直接频率合成。它利用混频器、倍频器、分频器和带通滤波器完成加、减、乘、除等数学运算，从而实现频率合成，这是第一种，现在几乎所有应用场合，直接频率合成已被用模拟或数字锁相环路的间接频率合成所取代，即锁相频率合成，这是第二种。最新的方法是直接数字频率合成（DDFS）

34、，它用数字计算机和数模变换器来产生信号。下面对几种方法做一简单介绍。3.1.1.1 直接频率合成 直接频率合成是最早的频率方法。它是使基准信号通过脉冲形成电路来产生丰富谐波的窄脉冲，随后通过混频、分频、倍频、滤波等步骤，进行频率变换和组合，以产生我们需要的大量离散频率。直接频率合成能实现快速频率变换、几乎任意高的频率分辨率、低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但直接频率合成比另外两种合成方法使用多得多的硬设备，使频率合成器不仅带来了庞大的体积和重量，而且输出的谐波、噪声及寄生频率都难以抑制。这种方法已不再多用。也不适合测试仪器集成化、数字化，小型化、低功耗的发展趋势，因此本系统不采用这种方

35、法。3.1.1.2 锁相频率合成 锁相频率合成是应用锁相环路（PLL）的频率合成方法，常称为间接频率合成，主要由锁相环路和压控振荡器组成。压控振荡器的输出信号与基准信号的谐波在鉴相器里进行相位比较，当振荡频率调整到接近于基准信号的某次谐波频率时，环路就能自动地把振荡频率锁到这个谐波频率上。这种频率合成器的最大优点是简单，指标也可以做得较高。但是，由于它是利用基准信号的谐波频率作为参考频率，故要求压控振荡器的精度必须在0.5fr内，如超出这个范围就会错误锁定在邻近的谐波上，因而造成选择频道困难。且对调谐机构性能要求较高，并且倍频次数越多，分辨力就越差，因此，这种方法提供的频道数是有限的。这与本系

36、统要求的扫频信号源的指标相去甚远。也不能采用这种方案来实现。3.1.1.3 数字锁相法 数字式频率合成器是锁存式频率合成器的一种特例，其区别在于锁相环路中插入一个可变分频器。这种频率合成器采用了数字控制的部件，压控振荡器的输出信号在与基准信号进行相位比较之前先进行N次分频，压控振荡器的输出频率由分频比N来决定，当环路锁定时，压控振荡器的输出频率与基准频率的关系是f=Nfr，从这个关系式看出，数字式频率合成器是一种数字控制的锁相压控振荡器，其输出频率是基准频率的整数倍，通过控制逻辑来改变分频比N，压控振荡器的输出频率将被控制在不同的频道上。因此，数字式频率合成器可以通过可变分频器的分频比N的设计

37、，提供频率间隔小的大量离散频率。这种频率合成法的主要优点是锁相环相当于一个窄带跟踪滤波器，具有良好的窄带跟踪滤波特性和抑制输入信号的寄生干扰的能力，节省了大量滤波器，有利于集成化、小型化。另外有很好的长期稳定性，从而使数字式频率合成器有高质量的信号输出。虽然数字锁相合成法已获得越来越广泛的应用。但是其频率转换时间较长，一般在ms级，这与本系统要求的转换时间低于0.1s相差较远，并且也难以达到很小的频率间隔，所以本系统也不准备采用这种方法来实现扫频源。3.1.1.4 直接数字频率合成 直接数字频率合成技术即DDS（Direct Digital Frequency Synthesizer），是近年

38、来随着数字集成电路和微电子技术的发展而迅速发展起来的第三代频率合成技术。它的基本原理就是将波形数据先存储，然后在频率数据和基准脉冲的作用下通过相位累加器从存储器中读出波形数据，经数模转换和滤波输出。DDS技术具有频率转换时间短、频率稳定度高、相位噪声低、相位分辨率高、输出相位连续、易于集成、具有任意波形的输出能力及数字调制功能等突出优点。而且具有体积小，功耗低的特点，能够很好的适应本系统的要求，因此采用DDS技术对信号源电路进行设计是一种较为合适的方法。3.1.2 DDS技术直接数字频率合成（DDS）技术一般是采用数字控制振荡器（NCO，numerically comtrolled oscil

39、lator）作为核心，来产生频率可调的正弦波的波形的数字量表示的幅度。这些数字量表示的波形幅值再通过一个数模转换器（DAC），得到正弦波的模拟波形。它是在时域中进行频率合成，从而能够对输出频率进行快速而且精确的控制，并且这种控制全部都是数字控制，可以提供非常高的频率精度。DDS技术在本质上是实现了一个数字分频器的功能，它的频率精度是由相位累加器或者是调整字的比特数m决定的，即输入的参考频率除以2m就决定了DDS所能够实现的频率精度。数字可编程DDS系统由频率控制字、相位累加器、正弦查询表、数模转换器和低通滤波器组成。参考时钟为高稳定度的晶体振荡器，其输出用于同步DDS各组成部分的工作。可编程D

40、DS的基本结构如图3-1所示。图3-1 DDS基本原理框图Fig.3-1 Diagram of the basic principles of DDSDDS系统的核心是相位累加器，它由N位加法器与N位相位寄存器构成，类似一个简单的计数器。每来一个时钟脉冲，相位寄存器的输出就增加一个步长的相位增量值，加法器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加，并把相加结果送至累加寄存器的数据输入端，相位累加器进入线性相位累加。累加至满量时产生一次计数溢出，这个溢出频率即为DDS的输出频率。正弦查询表是一个可编程只读存储器（PROM），存储的是以相位为地址的一个周期正弦信号的采样编码值，包含一个周期正

41、弦波的数字幅度信息，每个地址对应于正弦波中0360度范围的一个相位点。将相位寄存器的输出与相位控制字相加得到的数据作为一个地址对正弦查询表进行寻址，查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度信号，驱动DAC，输出模拟信号；然后通过低通滤波器平滑并滤除干扰信号，输出频谱纯净的正弦波信号。对于计数容量为2N的相位累加器和具有M个相位取样点的正弦波波形存储器，若频率控制字为K，输出信号频率为fo，参考时钟频率为fc，则DDS系统输出信号的频率见式（3-1）所示。 (3-1)输出信号频率的分辨率见式（3-2）。 (3-2)由奈奎斯特采样定理知，DDS输出的最大频率见式（3-3）。 (3-3)DDS输出

42、信号的频率范围为：。DDS的硬件实现有多种方法，如通用MPU+RAMDAC、CPLDDAC、专用DDS器件等。与多个通用器件构成方式相比，专用单片DDS器件具有功耗低、性能稳定、设计与调试方便等优点。对DDS器件的选择上，首先要满足信号的最高频率300MHz的要求，其次频率测试分辨率不低于0.1Hz，频率转换速度在0.1us以内，因这些因素受到DDS器件的制约，后续的信号调理不能改善扫频信号的这些特性，故所选择的DDS器件的技术指标要能够满足系统设计的要求。根据这些要求，选择AD9858作为DDS信号发生器。3.1.3 DDS芯片AD9858简介AD9858是ADI公司推出的一种高性能新型DD

43、S芯片，具有1GSPS（千兆次取样/秒）速率、10位D/A转换器、快速频率跳跃和精细分辨率功能的单片DDS解决方案。AD9858比先前的解决方案速度快三倍而功耗却未增加，和其它高速DDS产品不同，AD9858内部集成了DAC、相位/频率检测器和电荷泵，能满足设计者低相位噪音、低虚假能量、快速频率转换和宽带宽线性扫描的要求。其主要性能指标如下：1.具有1千兆次/秒的采样速率；2.集成有10位D/A转换器；3.具有单音、频率扫描及全睡眠三种操作模式；4.具有良好的动态性能：在360MHz输出时仍有50dBc SFDR（无杂散动态范围）；5.具有4套32位可编程频率寄存器，14位可编程相位寄存器；6

44、.内含一个32位控制字寄存器、一个32位频率增量改变字寄存器和一个16位单频点持续时间字寄存器；7.集成有2GHz的混频器；8.有简化的控制接口：10MHz的串行两线或三线外围接口及100MHz的8位并行端口；9.具有多路低功耗功能；可采用单端或差分参考时钟输入。AD9858在内部时钟频率为1GHz时，其输出信号最高频率可达到400MHz，频率分辨率低于0.1Hz，频率转换时间最小值约0.0067s，这些指标完全能满足本系统的设计要求，因此采用该DDS芯片作为信号发生电路的核心器件。3.1.4 以AD9858为核心的信号源电路设计3.1.4.1 信号源总体方案 信号源输出为正弦波形，频率、幅度

45、可数控。可控时钟信号发生器NBC12439主要是为AD9858提供参考时钟，其最大输出为800MHz的时钟信号（AD9858可以输入高达1GHZ的时钟信号）。通过对AD9858写入不同的控制字使AD9858输出的扫频信号频率满足不同情况下的测试要求。信号源的框图如图3-2所示。图3-2 信号源框图Fig.3-2 Diagram of the signal sourceAD9858输出信号的幅度不能达到系统所要求的-55dBm+18dBm的范围，故需要对信号进行放大，放大电路的设计较为简单，为了便于对输出信号的功率控制使用了可控增益放大器，易于数字控制增益的大小；又因为输出信号的最大功率要达到+

46、18dBm且信号频率最高达300MHz，普通的运放难以达到要求，故使用射频放大器来提升信号的输出功率。AD9858所产生的信号直接由器件内部的DAC输出，内部不含低通滤波器，故要对其输出信号进行滤波处理。3.1.4.2 时钟信号发生器电路 由于AD9858内部没有时钟发生电路，所以需要外部时钟源提供时钟信号，本系统采用NBC12439为AD9858提供时钟信号，NBC12439内部是一个带有压控振荡器（VCO）的锁相环电路，它的参考频率可以是外加时钟或者由内部振荡电路产生（这时外加晶振频率在1020MHz之间），由于内部锁相环具有可变分频比功能，因此NBC12439是可以数字控制的时钟发生器芯

47、片，可以产生高达800MHz的正弦波，具有并行和串行两种接口，本系统采用并行口来进行控制。其控制简单，实现容易。其输出信号频率稳定度和精度与外加晶振的频率稳定度和精度相同。一般晶振的频率稳定度和精度都很高，能够满足系统的要求。3.1.4.3 AD9858引脚设置 在信号发生电路中，AD9858工作在扫频模式下产生所要求的信号。为使其产生所需的信号，必须对它进行适当的设置。AD9858的部分引脚的功能说明如表3-1。引脚号说明等待周期1-4,9-12D7-D0在并行编程模式中，8位双向并行数据端口13-18,23-27,93, 94A5-A0并行编程模式中，六位并行寄存器地址线；串行模式中，A0

48、, A1, A2具有第2功能19WRB/SCLK若并行模式，为写控制；若串行模式，为串口时钟，上升沿传送数据22RDB/CSB若并行模式，读控制，低有效；若串行模式，串口数据总线的片选33REFCLKB差分时钟输入的反向信号，单端时钟模式时为高或低。34REFCLK差分时钟输入的正向信号，单端时钟模式为单端时钟信号输入端。可为3.3V的CMOS逻辑电平或峰峰值超过400mV方波或直流电平为1.6V的正弦波。表3-1 AD9852部分引脚功能Tab.3-1 Part function of AD9852 pin 续表3-178DACBP两DAC的旁路电容。与AVDD之间接0.1F电容可改善谐波失

49、真79DACISET设置DAC最大输出电流。阻值为39.9/IOUT，8k(5mA)2k(20mA)81, 82IOUTDAC电流差分正向输出83, 84IOUTBDAC电流差分反向输出91S/P SELECT串并行选择；逻辑低为串行模式，逻辑高为并行模式。92RESET复位信号。97, 98PS0，PS1内部四个工作寄存器组选择信号，同步于SYNCLK信号。99FUD频率更新信号，上升沿时将内部缓冲寄存器中的内容写入内部工作寄存器中，同步于SYNCLK信号。100SYNCLK同步时钟输出信号，其频率为REFCLK/8。可以用于对外部器件的同步，不用时可以软件关断。在本系统中，AD9858通过

50、并行端口对内部寄存器进行控制；采用差分时钟输入；DAC输出电流最大为40mA。按照表2.1中相关的引脚功能说明，在实际的硬件电路中做如下设置：引脚91（S/P SELECT）接高电平（3.3V），则选择对AD9858采用并行方式进行数据交换；引脚79（DACIST）接3.9K?电阻到地，则设定了DAC输出电流的最大值20mA；PS0，PS1接DSP的地址线，可以对内部四个工作组寄存器进行快速选择，从而实现快速频率转换。FUD引脚接到CPLD上，DSP通过对CPLD编程对它进行控制，通过它将DDS内部寄存器中的内容写入DDS内核，从而实现相应功能。3.1.4.4 AD9858内部控制寄存器设置

51、AD9858内部具有两大类寄存器：数据寄存器和控制寄存器。数据寄存器分为：频率增量改变字寄存器、单频点持续时间寄存器、四个频率改变字寄存器（03）、四个相位偏移字寄存器（03）等，相关的数据寄存器介绍在数据寄存器一节中详细介绍；控制寄存器分为4个8位寄存器，主要完成AD9858的各部分功能的控制，其控制功能分别是：节能控制、时钟控制、旁路控制、锁相环分频比控制、锁相环工作模式控制、电荷流大小控制、DAC输出正/余弦控制等，各寄存器的具体控制位的意义如表2-2所示。表3-2 AD9858控制寄存器Tab.3-2 AD9858 control register寄存器地址控制功能说明0x00Bit7

52、Bit6Bit5Bit42Bit1Bit0保留参考频率2分频使能位SYNCLK输出使能位为1时分别关断混频器、鉴相器（电荷泵）和DDS内核2线/3线串行方式选择位串行时低位先传方式0x01Bit15Bit14Bit13Bit1211Bit10Bit98扫频功能使能位正/余弦选择位电荷泵电流偏移鉴相器参考输入频率分频比设置位电荷泵极性选择鉴相器反馈输入频率分频比设置位0x02Bit23Bit22Bit21Bit20Bit19Bit18Bit17Bit16频率累加器自动清除位相位累加器自动清除位单频点持续时间字装载控制位频率累加器清除位相位累加器清除位保留PLL快锁使能位PLL快速锁定位0x03B

53、it3130Bit2927Bit2624鉴频器模式电荷泵电流大小设置位电荷泵最终输出电流设置位电荷泵宽闭环模式下输出电流设置位Bit1和Bit0这两位仅用于数据线串行工作时，当Bit0为0时，MSB（高位）先传送，当为1时LSB（低位）先传送；Bit1为0时，SDIO脚配置成双向工作模式，当为1时，SDIO脚配置成输入模式。本系统中不用这二位，取默认值0。Bit42这三位分别控制AD9858内部模拟混频器模块、鉴相器和电荷泵模块、DDS内核和DAC模块是否工作；为0时使相应模块处于工作状态，当为1时，分别关断相应模块。这里只让内核和DAC模块工作。取110值。Bit5位使能SYNCLK是否输出

54、，当为0时，SYNCLK输出，为1时关断输出。这里取值为1，不输出SYNCLK。Bit6位控制是否2分频参考时钟信号，当为0时，对参考时钟进行2分频，为1时，不分频，这里取值为1，不对参考时钟分频。Bit7为保留位，所以该地址控制字可以写为58H。也可以使内核和DAC模块不工作，使AD9858处于休眠方式，这时向该地址写入5CH。Bit98是鉴相器反馈输入电流比设置位，00时不分频，01时2分频，1x时4分频。本系统中不用。Bit10是电荷泵极性选择位，当为0时，适用于以地这参考的VCO。为1时，适用于以电源这参考的VCO。本系统中不用，取默认值0。Bit1211鉴相器参考输入频率分频比设置位

55、，其取值方式与Bit98相同，本系统不用，取默认值00。Bit13电荷泵电流偏移设置位，当为0时，电荷泵工作在正常模式，当为1时，电荷泵工作在电流偏移模式下。本系统中不用，取为默认值0。Bit14该位为DAC输出时正或余弦选择控制位，为0时，DAC输出为余弦波形，为1时，输出为正弦波形。Bit15为扫频控制位，为0时，AD9858工作于单音模式，为1时工作于扫频模式。该地址控制字取值根据实际需要取值有所不同，单音模式时取值：80H，扫频模式时取值：00H。Bit16，该位的功能是使能PLL是否使用频率改变字来参与PLL快速锁定的过程，为1时，PLL快速锁定程序在锁定过程中不使用频率改变字；为0

56、时，在锁定过程中使用频率改变字。Bit17是PLL快速锁定使能位，为0时，快速锁定被禁止，为1时，PLL快速锁定被激活。Bit18是保留位。Bit19相位累加器清除位，为1时，相位累加器被同步清除，并保持清除状态直到该位变为0时。Bit20频率累加器清除位，为1时，频率累加器被同步清除，并保持清除状态直到该位变为0时。Bit21是单频点持续时间字装载控制位，当该位为1时，单频点持续时间字被装载进内部减法计数器时，受FUD信号触发；为0时，当计数器计到零时自动装载，怱视FUD信号。Bit22相位累加器自动清除位，当该位为1时，在FUD信号的触发下，自动清除相位累加器；当为0时，把新的频率改变字累

57、加到相位累加器的当前值上。Bit23频率累加器自动清除位，当该位为1时，在FUD信号的触发下，自动清除频率累加器；当为0时，把新的频率增量改变字累加到频率累加器的当前值上。Bit2624电荷泵宽闭环模式下输出电流设置位，当电荷泵工作在宽闭环模式下时，电荷泵输出电流的大小由这三位决定。参见表3-3。表3-3 AD9858控制字Bit2624Tab.3-3 AD9858 control word Bit2624Bit2624宽闭环模式下电荷泵输出电流乘系数输出电流大小0000IOUT = 0（默认）0012IOUT = 2 ICP00104IOUT = 4 ICP00116IOUT = 6 ICP

58、01008IOUT = 8 ICP010110IOUT = 10 ICP011012IOUT = 12 ICP011114IOUT = 14 ICP0Bit2927是电荷泵闭环模式下最终输出电流设置位，参见表3-4。表3-4 AD9858控制字Bit2927 Tab.3-4 AD9858 control word Bit2927 Bit2927闭环模式下电荷泵最终输出电流乘系数输出电流大小0xx0IOUT = 0（默认）1001IOUT = ICP01012IOUT = 2 ICP01103IOUT = 3 ICP01114IOUT = 4 ICP0Bit3130是鉴相器模式电荷泵电流输出设置

59、位，电荷泵工作在鉴相模式时，电荷泵输出电流参见表3-5。 表3-5 AD9858控制字Bit3130Tab.3-5 AD9858 control word Bit3130Bit3130鉴相器模式电荷泵输出电流乘系数输出电流大小000IOUT = 0（默认）012IOUT = 20 ICP0103IOUT = 40 ICP0114IOUT = 60 ICP03.1.4.5 AD9858内部数据寄存器设置 当AD9858工作在单音模式时，其输出频率由频率改变字（FTW）寄存器中的值决定，该寄存器的数值和输出信号频率的关系见式（3-4）。 (3-4)其中FTW为频率改变字寄存器的数值；FO为输出信号

60、的频率；SYSCLK为AD9858内部的系统时钟；N为32，是相位累加器的位数。当AD9858工作在扫频模式时，起始频率由频率改变字（FTW）决定。频率增加量（即频率增长步长）由频率增量改变字（DFTW）设置。其值是一个带符号数，正值表示频率向上增长，负值表示频率向下增长。单频点持续时间字寄存器（DFRRW）的功能相当于一个计时器，由它决定频率增长的时间间隔大小，它是以内部时钟频率的8分频后作为时间基准的，所以最小时间间隔是1/8内部时钟，当对其写入0值时，表示停止扫频，AD9858没有扫频终止寄存器，即在扫频模式时，无法设定输出信号的结束频率。只能向单频点持续时间字（DFRRW）寄存器中写入

61、0来终止扫频输出。这样，当在扫频时，就要先计算出扫频达到结束频率时的时间，时间一到就向单频点持续时间字（DFRRW）寄存器中写入0，以此来控制扫频结束时的输出频率大小，扫频结束频率与时间的关系见式（3-5）。 (3-5)T为扫频时间，单位为秒，fS为起始频率，由式（3-6）给出，fF为终止频率。 (3-6)频率增长的步长可以由式（3-7）求出。 (3-7)频率增长时间间隔见式（3-8）。 (3-8)扫频终止频率可以被计算出来，如式（3-9）。 (3-9)在扫频期间频率改变字（FTW）寄存器的内容不会改变，当要返回到起始频率时，只要向相位累加器自动清除控制位（Bit22）写入0即可。AD9858有四个32位频率改变字（FTW）和四个14位相位偏移字（POW）它们被分成四个组，由引脚PS1、PS0进行选择。相位偏移字（POW）用于改变输出信号的相位，它是14位寄存器，有三种方法可以进行相位控制：第一是静态相位改变，写一个14位字进入相位改变字，且保持该字不变，这样，输出信号有一个固定相位偏移。第二种方法是通过I/O口，不断写入新的相位偏移字，可以完成相位调制。这样速度较慢，受到I/O口，最大输入速度的限制。第三种方法是通过引脚PS1和PS0进行快速相位调