基于dsp的谱分析仪设计小论文

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1、基于DSP的谱分析仪设计董华珊郭海涛（东北电力大学电气工程学院电气工程及其自动化专业，吉林132012）摘要：随芥计算机和微电子技术的飞速发展，基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并发挥#重耍作用。本课题主耍做丫以下工作：首先，木文介绍了频谱分析仪的作川、课题背设、现状及发展趋势:然后，设计丫以n公司的定点数字信号处理器（DSP）TMS320VC5402力CPU的开发系统，包括复位电路、吋钟电路、存储器扩展、电源模块、AD采样、DA单元、JTAG等的设计；由于CPU采用FFT算法，所以详细介绍丫FFT的原理以及其在TMS320VC5402卜.的实现。关键词：TMS32

2、0VC5402；频谱分析；FFT；功率谱ADesignofSpectrumAnalyzerBasedonDSPAbstract：Withtherapiddevelopmentofcomputerandmicroelectronicstechnology,spectrumanalysisbasedondigitalsignalprocessing（DSP）hasbeenappliedtovariousfieldsandplayanimportantrole.Thistopicmainlydonethefollowingwork:firstofall,thispaperintro

3、ducestheroleofaspectrumanalyzer,topicbackground,presentsituationanddevelopmenttrend;Then，designedbyTIcompany’sfixed-pointdigitalsignalprocessor（DSP）TMS320VC5402asCPUdevelopmentsystem，includingtheresetcircuit，clockcircuit，memoryexpansion，apowersupplymodule,ADsampling，DAunits,suchasJTAGdesign

4、;DuetotheCPUadoptsFFTalgorithm,sotheprincipleofFFTisintroducedanditsimplementationonTMS320VC5402.Keywords：TMS320VC5402:Spectrumanalyzer；FFT；Powerspectrum1引言随着电子技术的发展和新型器件的山现，频谱分析仪成为通信、雷达、遥控、导航领域必不可少的信号分析仪器。利用频谱分析仪不但能够快速准确地显示信号频谱、提供强大的测量动态范围，而且能够利用其所具有的各种测试功能对信号频率、电平、信号频谱纯度及抗干扰特性进行分析。频谱分析仪是对

5、无线电信号进行测量的必备手段，是从事电子产研发、生产、检验的常用工具，因此，应用十分广泛，被称为工程师的射频万用表。频谱分析主要就是将吋域信号转化为频域进行处理，-•般要求使用时窗技术，如快速傅里叶变换（FFT）、离散傅里叶变换（DFT）等。如果采样点为W,直接DFT运算需要W2次乘法操作，需要大量的运算时间。20世纪60年代，Coolley和Tuckey提出了FFT,可以将运算减少到（/V/2）log2/V次乘法。因此，FFT成为频谱分析的核心算法u"31。本课题主要设计方案是从硬件设计和软件编程两个方面来完成设计H的，选用n公司TMS320VC5402定点数字信号处理芯片

6、作为CPU。硬件方面设计主要原理是：通过信号发送器产生的0〜2V模拟信号，经过AD采样，送到DSP进行FFT数字处理等过程后，由DA将数字信号转化成模拟信号，再通过示波器来品示，完成频谱分析。具体原理图如图1所示。图1原理图2TMS320VC5402DSP介绍DSP处理器型号众多，本设计选用的是TI公司的TMS320VC5402芯片。TMS320C54x是n公司于1996年推出的第一代定点数字信号处理器。它作为TI公司为实现低功耗、高速实时信号处理而专门设计的16位定点DSP,成力当前TMS320C5000系列DSP屮最力广泛应川且最力成熟的处理器［41。详细结构见参考文献［

7、5］［6］。TMS320C54xDSP采川先进的哈佛结构和8总线结构，其独立的程序总线和数据总线允许同时读収指令和操作数，实现高度的并行操作。采用各自分开的数据总线分别用于读数据和写数据，允许CPU在同一个机器周期内进行两次读操作和一次写操作。独立的程序总线和数据总线允许CPU同时访问程序指令和数据。TMS320C54X的总存储空间力192K字，由3个独立的可选择空间组成：64K字程序空间、64K字数据空间、64K字I/O空间。程序存储器空间存放要执行的指令和执行屮所川的系数表。数据存储器空间存放执行指