基于tms320vc5402的頻譜分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 0kR 2 410kV C CTRSTTCKTMSTDITDOEMU0EMU1 JTAG接口電路 14針 JTAG接口定義引腳名稱描述： 1,13 VCC 接電源 2,4,6,8,10,14 GND 接地 3 nTRST 測(cè)試系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 5 TDI 測(cè)試數(shù)據(jù)串行輸入 7 TMS 測(cè)試模式選擇 ： 軟件設(shè)計(jì)思路： 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 15 軟件設(shè)計(jì)部分主要包含系統(tǒng)初始化，ＡＤ采集，ＦＦＴ變換， FFT信號(hào)分析，ＤＡ轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)顯示和上傳。ＤＳＰ通過(guò)Ｉ／ＯＣＬＫ引腳提供輸入／輸出時(shí)鐘序列，當(dāng)由ＤＳＰ提供的幀同步脈沖到來(lái)后，芯片從ＤＡＴＡＮ接收４ｂ通道選擇地址，同時(shí)從ＤＡＴＡＯＵＴ送出的前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，由ＤＳＰ串行接收。模擬輸入的采樣在前１０個(gè)Ｉ／Ｏ時(shí)鐘序列后停止。對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)際采集表明 :對(duì)于頻率在 0～ 30kHz 范圍內(nèi)的信號(hào) ,能夠完成其頻譜分析 ,且滿足實(shí)時(shí)性的要求。這些都是我們今后研究中要改進(jìn)的方面。數(shù)字信號(hào)處理 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [10]紀(jì)震，鐘春 .DSP系統(tǒng)入門(mén)與實(shí)踐 [M]。實(shí)驗(yàn)表明 :本系統(tǒng)能對(duì)頻率在 0～ 30kHz 的范圍內(nèi)的信號(hào)很好地完成頻譜分析。比如 :由于 A/D 的采樣速率決定了處理信號(hào)的頻率為 30kHz 以下 ,在做頻譜分析之前需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率范圍估計(jì) 。 TLV1544 的最高采樣率可以達(dá)到３ＭＨｚ．由于采集的數(shù)據(jù)要進(jìn)行存儲(chǔ) 要花費(fèi)一定ＣＰＵ時(shí)間，所以采樣率一般要控制在１Ｍ左右，采樣點(diǎn)數(shù)為５１２點(diǎn)，采樣時(shí)間為５１２／１Ｍ＝５１２ｎｓ，ＦＦＴ變換大概需要２１ｎｓ的時(shí)間，比樣本積累時(shí)間小的多，非常接近實(shí)時(shí)性，對(duì)信號(hào)要求不能大于３２０ＫＨｚ對(duì)頻率低的信號(hào)可以由軟件控制，降低采樣率，保證５１２點(diǎn)采樣一個(gè)周期． 算法過(guò)程： FFT算法很多，但在定點(diǎn) ＤＳＰ上實(shí)現(xiàn)需要考慮具體的一些問(wèn)題．首先要確定采樣點(diǎn)數(shù)，ＦＦＴ的點(diǎn)數(shù)與頻譜分辨率有直接關(guān)系，采樣率為ｆｓ的Ｎ點(diǎn)ＦＦＴ頻率分辨間隔為２ｆｓ／Ｎ，頻譜寬度從０到ｆｓ／２．頻率分辨間隔越小，頻率分辨率越高，對(duì)于周期信號(hào)，如果Ｎ點(diǎn)恰好包含一個(gè)或整數(shù)個(gè)周期，則信號(hào)頻譜上將在對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)上出現(xiàn)尖峰，否則譜上沒(méi)有正好與信號(hào)頻率對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)，此頻點(diǎn)能量將分散到相鄰的頻點(diǎn)上，實(shí)際的信號(hào)包含多種頻率成分，樣點(diǎn)不可能正好是這些分量周期的整數(shù)倍，在Ｎ較小時(shí)，兩個(gè)頻率相近的分量可能在頻譜上無(wú)法分辨，而提高分辨率，增大Ｎ值，將使ＦＦＴ運(yùn)算量 增加，綜合考慮實(shí)時(shí)性和分辨率，選取了Ｎ等于５１２點(diǎn)． 當(dāng)Ｎ值確定后，提高采樣率將縮短采樣時(shí)間，降低頻率分辨率，得不到低頻分量的信息，因此需要根據(jù)信號(hào)的頻率范圍調(diào)整采樣時(shí)間，可以在ＡＤ采樣程序中設(shè)置采樣率 在測(cè)試間采樣率定為１ｋ． 頻譜分析系統(tǒng)原理圖： 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 16 低 通 濾 波器取 樣 電路A / D存 儲(chǔ) 器D S P D / A顯 示控 制 器 ： 開(kāi) 始系 統(tǒng) 初 始 化調(diào) 入 數(shù) 據(jù)調(diào) 入 系 數(shù)數(shù) 據(jù) 倒 序F F T 變 換結(jié) 束 在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，通過(guò)仿真器與設(shè)備 PCB板相連接，在 CCS環(huán)境中可以查看和采集到的波形及經(jīng)過(guò) FFT變換后的波形圖。前４個(gè)有效時(shí)鐘周期，將從ＤＡＴＡ Ｎ輸入的４ｂ輸入數(shù)據(jù)寄存器，選擇所需要的模擬通道。 采樣： 開(kāi)始時(shí)，ＣＳ為高電平（芯片處于非激活狀態(tài)），ＤＡＴＡＮ和Ｉ／ＯＣＬＫ無(wú)效，ＤＡＴＡＯＵＴ處于高阻態(tài)。USB 芯片要連接到 USB 接口插件 ,以實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的交互。結(jié)合配套的仿真軟件 ,可訪問(wèn) DSPs 的所有資源 ,包括片內(nèi)寄存器及所有的存儲(chǔ)器 ,從而提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的硬件仿真與調(diào)試環(huán)境 ,便于開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行系統(tǒng)軟件調(diào)試。系統(tǒng)中讓 DSP工作在 20MHz的頻率，因此根據(jù) 5402的主時(shí)鐘配置規(guī)則，只要將 5402的 CLKMD1,CLKMD2,CLKMD3 這 3個(gè)引腳分別選擇高電平，低電平，低電平即可。其區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)型只可以訪問(wèn)固 定的地址空間，而增強(qiáng)型可以訪問(wèn)整個(gè) DSP的片內(nèi)存儲(chǔ)器。主 機(jī)還可以通過(guò) HPI接口裝載 DSP應(yīng)用程序、接受 DSP運(yùn)行結(jié)果或診斷 DSP運(yùn)行狀態(tài)?？刂戚斎攵耍模粒茫粒：停模粒茫拢Q定哪一個(gè)被ＤＡＣ裝載。 TLV1544 的 EOC 觸發(fā) DSP 的外部 0 中斷 , 轉(zhuǎn)換結(jié)束通過(guò)中斷接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)。他有 2 個(gè)多通道緩沖串口 (M cBSP), 設(shè)計(jì)中使用 M cBSP0 完成配置 TLV1544 以及接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)。為了充分利用 C5402所提供的多通緩沖串口 資源，我們采用 T I公司生產(chǎn)的 CMOS 型 10b模數(shù)芯片 TLV1544。程序存儲(chǔ)器 Flash Rom:256K 16；一片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 SRAM:64K 16 一片；可編程邏輯器件 CPLD:一片。 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 10 TMS320VC5402,最高頻率 100MHz , 性價(jià)比高。多種復(fù)用外設(shè) 。 1192K WORD 尋址空間 (64KW 程序空間、 64KW數(shù)據(jù)空間、 64KW I/O 空間 ) ,某些型號(hào)的程序空間可擴(kuò)展到 8M WORD。 結(jié)構(gòu)圖如下 ： 模 擬 輸 出模 擬 輸 入 電 壓 變 換C P L D J T A G存 儲(chǔ) 器A D D S P D A系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 流 程 圖 結(jié)構(gòu)功能： TMS320C5402 是 TI公司推出的新一代 16位定點(diǎn) DSP產(chǎn)品 ,它采用修正的哈佛結(jié)構(gòu) ,片內(nèi)集成 8 條總線 (1 條程序存儲(chǔ)器總線、 3 條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和 4 條地址總線 ) 、在片存儲(chǔ)器和在片復(fù)用設(shè)。通過(guò)對(duì)內(nèi)部 RAM 的分塊使用、在 RAM 中運(yùn)行程序、利用中斷實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度 等措施對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) ,系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能良好。滿足了現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)儀器品種多、功能強(qiáng)、精度高、自動(dòng)化程度完善、測(cè)試速度快、實(shí)時(shí)性好等要求，為用戶提供了充分發(fā)揮自己才能、追求不同需求的空間。 . 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖 ................................ 9 TMS320C5402 結(jié)構(gòu)功能 ......................................................................................9 電源電路設(shè)計(jì) ..................................................................................................10 A／ D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) .........................
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