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：随着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着重要作用。本课题主要做了以下工作：首先，本文介绍了频谱分析仪的作用、课题背景、现状及发展趋势；然后，设计了以TI公司的定点数字信号处理器（DSP）TMS320VC5402为CPU的开发系统，包括复位电路、时钟电路、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，所以详细介绍了FFT的原理以及其在TMS320

2、VC5402上的实现。关键词：TMS320VC5402；频谱分析；FFT；功率谱ADesignofSpectrumAnalyzerBasedonDSPAbstract：Withtherapiddevelopmentofcomputerandmicroelectronicstechnology,spectrumanalysisbasedondigitalsignalprocessing(DSP)hasbeenappliedtovariousfieldsandplayanimportantrole.Thistopicmainlydonethe

3、followingwork:firstofall,thispaperintroducestheroleofaspectrumanalyzer,topicbackground,presentsituationanddevelopmenttrend;Then,designedbyTIcompany'sfixed-pointdigitalsignalprocessor(DSP)TMS320VC5402asCPUdevelopmentsystem,includingtheresetcircuit,clockcircuit,memoryexpans

4、ion,apowersupplymodule,ADsampling,DAunits,suchasJTAGdesign;DuetotheCPUadoptsFFTalgorithm,sotheprincipleofFFTisintroducedanditsimplementationonTMS320VC5402.Keywords：TMS320VC5402；Spectrumanalyzer；FFT；Powerspectrum1引言随着电子技术的发展和新型器件的出现，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

5、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时域信号转化为频域进行处理，一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，直接DFT运算需要次乘法操作，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（）log

6、次乘法。因此，FFT成为频谱分析的核心算法。...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目的，选用TI公司TMS320VC5402定点数字信号处理芯片作为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，再通过示波器来显示，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TI公司于199

7、6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，成为当前TMS320C5000系列DSP中最为广泛应用且最为成熟的处理器。详细结构见参考文献[5][6]。TMS320C54xDSP采用先进的哈佛结构和8总线结构，其独立的程序总线和数据总线允许同时读取指令和操作数，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的总存储空间为19

8、2K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中所用的系数表。数据存储器空间存放执行指令所要用的数据。I/O存