偏振模色散自适应补偿系统中基于DSP的逻辑控制模块软件设计与实现

论文摘要

偏振模色散(PMD)被认为是限制10Gb／s以上光纤通信系统长距离传输的重要因素之一，是目前光纤通信领域的一个研究热点。反馈控制单元室偏振模色散自适应补偿系统中最关键的组成部分，反馈控制单元的模块化是偏振模色散自适应补偿器实用化的最重要的一步。本论文讨论了基于DSP的PMD补偿逻辑控制模块的软件设计与实现，特别是编写了系统初始化程序、链接命令文件、A／D转换程序、D／A转换程序、粒子群优化(PSO)算法处理程序、系统引导装载程序等，并实现了基于DSP的PMD补偿相关实验。本论文的主要工作如下(黑体部分为创新性工作)：◆简明扼要的回顾和总结了PMD的起因、PMD补偿技术、自适应逻辑控制单元的设计要求。◆详细分析了已有的PMD补偿系统中的逻辑控制模块的优、缺点，提出了基于DSP的PMD补偿系统逻辑控制模块的实现方案，并给出了基于DSP的逻辑控制模块硬件系统总体设计。◆分析了基于TMS320VC33的寻址方式和指令集，并结合TMS320VC33的系统资源，编写了链接命令文件和系统初始化文件。◆深入分析了A／D芯片的特性和PMD补偿系统要求，编写了A／D转换子程序和中断服务子程序。还深入分析了D／A芯片的特性，根据PMD补偿系统要求，编写了D／A转换子程序。◆详细阐述了PSO技术作为偏振模色散补偿控制算法的工作原理以及拓扑结构，编写了PSO(包括GPSO和LPSO)算法处理程序，并在DSP系统上的调试成功，实现了PSO算法在DSP系统中的移植。◆提出了利用FLASH实现TMS320VC33芯片系统程序引导装载方法，编写了FLASH擦除和烧写程序，实现了DSP系统的用户程序加载。◆重点设计了我们完成的几个有代表性的实验，包括：A／D模块采集模拟信号实验、A／D模块采集光纤链路中偏振度(DOP)信息曲面图实验、D／A模块控制光纤链路中偏振控制器的实验、拟合DOP椭球实验。实验验证了我们设计的DSP系统性能完全能够达到PMD补偿逻辑控制单元的要求。◆首次将DSP技术应用于PMD补偿系统，将基于DSP的逻辑控制模块用于光纤通信系统中一阶、二阶PMD补偿实验，获得了成功。实验结果表明：将基于DSP的逻辑控制模块用于光纤通信系统的PMD补偿时，达到了预期补偿效果，有利于实现PMD补偿系统的集成化和实用化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 偏振模色散补偿的研究意义
• 1.2 偏振模色散补偿技术的发展现状
• 1.3 本论文的结构安排
• 参考文献
• 第二章 偏振模色散补偿技术概述
• 2.1 偏振模色散产生机理
• 2.2 偏振模色散补偿技术分类
• 2.3 反馈法光补偿中的偏振模色散补偿技术
• 2.3.1 偏振模色散补偿单元方案选择
• 2.3.2 偏振模色散监控信号提取方案选择
• 2.4 自适应逻辑控制单元的设计
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 基于DSP的PMD补偿逻辑控制模块硬件系统
• 3.1 DSP技术基础
• 3.2 基于DSP的PMD补偿系统逻辑控制模块概述
• 3.3 基于DSP的PMD补偿逻辑控制模块硬件系统
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 基于DSP的PMD补偿逻辑控制模块软件开发
• 4.1 DSP应用系统设计
• 4.1.1 DSP芯片软件开发基本流程
• 4.1.2 DSP芯片开发工具
• 4.1.3 基于DSP的PMD补偿逻辑控制模块的芯片开发工具的选择
• 4.1.4 公共目标文件格式—COFF
• 4.1.5 PMD补偿逻辑控制模块COFF文件的生成
• 4.2 基于DSP（TMS320VC33）的汇编语言开发
• 4.2.1 TMS320VC33的寻址
• 4.2.2 TMS320VC33指令集
• 4.3 基于DSP（TMS320VC33）的C语言开发
• 4.3.1 存储器模式
• 4.3.2 寄存器规则
• 4.3.3 函数结构与调用规则
• 4.3.4 中断处理
• 4.3.5 系统初始化
• 4.3.6 PMD补偿逻辑控制模块系统初始化程序的编写
• 4.4 基于DSP（TMS320VC33）的C和汇编语言混合编程
• 4.4.1 基于C和汇编语言的混合编程方法
• 4.4.2 独立的C和汇编模块接口
• 4.4.3 C程序中直接嵌入汇编语句
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 基于DSP的PMD补偿系统逻辑控制模块软件详细设计
• 5.1 基于DSP的PMD补偿逻辑控制系统软件模块划分
• 5.2 逻辑控制模块软件开发方案的制定
• 5.3 A/D模块软件详细设计
• 5.3.1 A/D芯片特性及系统要求
• 5.3.2 A/D模块软件编程实现
• 5.4 D/A模块软件详细设计
• 5.4.1 D/A芯片特性及系统要求
• 5.4.2 D/A模块软件编程实现
• 5.5 PSO算法模块的移植
• 5.5.1 PSO算法原理
• 5.5.2 PSO算法模块在DSP系统中的实现
• 5.6 BOOT模块软件详细设计
• 5.6.1 TMS320VC33程序引导装载运行机制
• 5.6.2 利用FLASH实现TMS320VC33程序引导装载方法
• 5.7 程序代码的调试和调试过程中问题的解决
• 5.7.1 软件开发调试
• 5.7.2 软件编写和调试过程中遇到的问题
• 5.8 本章小结
• 参考文献
• 第六章 基于DSP的PMD补偿系统实验研究
• 6.1 A/D模块采集模拟信号实验
• 6.2 A/D采集光纤链路中DOP曲面图实验
• 6.3 D/A控制光纤链路中偏振控制器以及DOP椭球拟合实验
• 6.3.1 D/A控制偏振控制器的实验
• 6.3.2 DOP椭球拟合实验
• 6.4 光纤通信系统中的偏振模色散补偿实验
• 6.4.1 光纤通信系统中一阶偏振模色散补偿实验
• 6.4.2 光纤通信系统中二阶偏振模色散补偿实验
• 6.5 目前工作的不足和改进
• 6.6 本章小结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文情况
• 致谢