基于dsp的动态信号分析仪的研究与开发

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1、基于DSP的动态信号分析仪的研究与开发序、与USB的通信程序、CPLD中的程序设计。第四章主要介绍的是动态信号分析仪分析功能的DSP程序的实现。主要的 算法实现有：快速傅立叶变换FFT算法DSP的程序实现；加窗算法在DSP中的 实现；有限脉冲响应FIR滤波器的DSP程序实现；频谱细化ZOOMFFT的算法 以及抽取算法的功能在DSP中的实现。第五章总结了本论文的主要工作和自己的贡献，指出了后续研究的方向和工作展望。4南京航空航天大学硕士学位论文第二章多通道动态信号分析仪总体设计及功能介绍2.1引言传统的由传感器、程控放大器、模拟滤波器、采集分析仪、信号源等一系列复杂设备

2、组成的动态测试分析系统无论在实际使用过程中还是性能上都越来越不能满足现在动态测试技术的要求了。集动态信号采集、存储、分析为一体，体积小、重量轻、速度快、功能强大是动态信号分析仪的发展趋势，也是动态信号分析仪的主要设计思路[4]。本章将详细介绍本课题设计的多通道信号分析仪的总体设计，以及系统中个芯片的选取及性能特点。2.2多通道信号分析仪总体设计2.2.1多通道动态信号分析仪的总体结构本课题设计的多通道动态信号分析仪的硬件结构组成为：输入调理模块（VIN），模数转换模块(ADC)，逻辑控制模块（CPLD），数字信号处理模块 （DSP），高速数据存储模块（FLASH&SD

3、RAM），数模转换模块即信号源模 块，及USB2.0总线。结构框图如图2.1所示。各模块功能如下： A.输入调理模块：接收输入信号，并进行程控放大。B.模数转换模块：将放大后的模拟信号转变为DSP所需的数字信号。C.逻辑控制模块：具有以下几个功能。 提供输入调理模块控制信号提供A/D、D/A转换时序提供FLASH和SDRAM的数据地址总线控制和读写信号控制 提供USB读写控制信号D.高速数据存储模块：使用外扩存储器SDRAM、FLASH暂存采集到的数据， FLASH同时可以存放需要下载到DSP中的离线程序。E.数字信号处理模块：产生整个系统的控制信号，完成数据

4、的处理，是整个系统的处理核心。F.信号源模块：将DSP产生的数字信号转换为模拟信号。5基于DSP的动态信号分析仪的研究与开发VinADCDSP控制总线CPLD数据总线状态总线DACFLASH&SDRAMUSBUSB计算机图2.1系统结构框图本系统选用的Σ-Δ模数转换器内部可分为数字和模拟两大部分。模拟部 分是一个Σ-Δ调制器，以远大于耐奎斯特（Nyquist）频率的采样率对模拟信号进行采样和量化；数字部分是一个数字滤波器，实现低通滤波和减取样，滤除大部分经过Σ-Δ调制器整型后的量化噪声。从其内部原理可知，Σ-Δ模数转换器先以输入模拟信号最高频的几百倍进行采样，过采样后

5、的数据再通过数字滤波器滤除大部分经过Σ-Δ调制器后的量化噪声。由此，本系统在 前端就没有设计模拟滤波器和专门的采样/保持电路[5-6]。多通道动态信号分析仪的工作过程如下：首先在计算机的界面程序中设置工作模式和参数，得到指令包，USB将该指令包传送至DSP，DSP根据指 令执行相应的程序。如：执行数据采集，DSP启动对数据的采样，通过扩展 的I/O口，发送控制信号到CPLD，CPLD一旦接收到开始采集信号，就立即 向A/D转换器发送采集控制信号，启动A/D转换；同时向ICP电路和程控放 大电路发送控制信号，设定程控放大的倍数，判断是否需要使能相应的ICP 电路。输入信

6、号经输入调理模块后，进行A/D转换，采集得到的数据通过DSP的McBSP口传送至DSP，在DSP内作数据预处理，最后由USB数据总线将数据传输至计算机。2.1多通道动态信号分析仪的子系统及组成多通道动态信号分析仪整个系统可以划分为DSP最小系统和模拟电路 系统。其中DSP最小系统由数字信号处理器（DSP）、复杂可编程逻辑器件 （CPLD）、闪存（FLASH）、同步动态存储器(SDRAM)、通用串行总线（USB） 组成。模拟电路系统则由ICP电路、程控放大器、模数转换器ADC、数模转6南京航空航天大学硕士学位论文换器DAC、电源变换模块组成。子系统结构框图如图2所示。S

7、DRAMDSPSDRAMVINADCCPLDDACUSBDSP最小系统模拟电路系统图2.2子系统结构框图DSP最小系统是整个仪器的数字电路部分，完成数字信号的转换和处理。模拟电路系统部分则是仪器的模拟电路部分，执行模拟信号的处理和与数字信号之间的转换，它包括信号调理模块、A/D变换模块、D/A变换模块。根 据上述划分，制作了2块PCB电路板，通过双排直列插针级联。这样不但起到了将模拟电路和数字电路隔离避免干扰的作用，也达到了方便调试、减小仪器体积的目的。2.1系统芯片选型及介绍2.2.1数字信号处理器－TMS320C6713传统的数据采集处理模块大部