21电赛E题国一软件总结(开源)

随便的名字123

已于 2022-02-23 21:47:19 修改

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文章标签：单片机 stm32

于 2022-02-23 21:35:57 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/sbdmz123/article/details/122371892

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博主分享了2021年电子竞赛(E题)获得国家一等奖的软件部分经验，主要涉及OOK调制解调技术。他们选择12kHz正弦波作为载波，利用STM32F4实现，软件部分包括数字发送和接收。发送端采用低功耗模式并在MATLAB中设计了71阶FIR滤波器进行解调。软件已在码云和GitHub开源。

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21电赛E题国一软件总结

虽然现在已经是2022年了，但是对于2021年的电赛还犹如昨日发生的。2021年对我来说是一个特殊的年份，这一年发生了太多的事，每一件事都对我影响重大。参加蓝桥杯决赛，最后一刻提交的文件忘记了最关键的一个文件。参加飞卡，比赛前一天驱动板炸了。半年的努力全都烟消云散。不过或许正是献祭这两个比赛，我才最终拿到了电赛的国一吧(笑)。关于电赛的准备也是花了大概半年的时间，总体而言还是有辛苦有开心的地方，详细的就在下面叙述

电赛纪事

空着，有时间再写

软件功能

我负责软件部分，我们选用的数字部分发送方案为OOK的软件调制与解调，通过加法器直接加在模拟音频信号上。在这里将粗略将解一下软件思路并开源最终软件版本。(硬件将不做涉及且不开源)

数字发送部分

采用ook调制方式，载波选用了12khz的正弦波，使用定时器+dac+dma产生。由于stm32f4主频有限，频率只能到11.7khz，无法做到精确的12khz。但是这已经满足要求了。数据波特率为500buad，发送间隔为1秒14位数据，不加校验位。由于发送时间的十分短暂，完全可以在不发送的时候开低功耗模式，降低发送端的功耗，不过时间有限，该功能并没有使用。

在数字发送端有两种频率的载波可以使用，现在再来说说两个的优劣。根据题目要求，音频信号的频率在50-10khz(瞄准国一，肯定看的是拓展项)之间，所以载波要么在10khz以上，因为带宽的限制，最大不能到12.5khz；要么是50hz以下。选50hz以下的优点：可选用方波做载波，方便调制解调，甚至直接使用串口就能完成发送接收功能。缺点：选用方波叠加在模拟信号上，对模拟信号的影响十分巨大，不好滤波。而且，50hz工频的干扰极大。我们学校好多都因为工频干扰导致功能全失。选12khz的优点：不易受到工频干扰，由于是正弦波，滤波更简单有效，对模拟信号的干扰较小。我们测量过，在一直发送信号的情况下，使用对应陷波器，肉眼无法察觉干扰。缺点：调制解调比较麻烦，并且数字部分这边的滤波器相对方波来说更难做。

数字接收部分

前端采用10khz的高通滤波器，主要是为了滤除1khz以下的模拟信号。软件部分先采用中心频率11.7khz的带通滤波器，通频带好像是1khz(时间久远忘记了)。matlab设计的基于窗函数的71阶FIR滤波器，使用f4的dsp库运行得毫无压力，1024点的数据仅用1点几毫秒就运算完成。能比较完美的取出数字信号。由于出去的数字信号有失真，所以并没有采用标准的ook解调方式。而是自己写的一个解调协议，在经过一天的调试后，能较好的解出信号。其基本原理是根据信号的有无，通过统计短时间内的方差(可能不是标准的方差，博主理论有点菜)，来提取信号的信息。