【正文】 在設(shè)計(jì)過程中，由于是新手，因此碰到的困難很多，有些想都想不到，中途得到了許多的幫助。 21 天學(xué)通 C 語(yǔ)言 北京：電子工業(yè)出版社 YANG Zhangwei. 21 Days to Learn the C Language. Beijing: Publishing House of Electronics Industry,2020 [6] 譚浩強(qiáng)編著。 本次設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求： （ 1）發(fā)出了掃頻信號(hào)，頻率為 100Hz— 10kHz； （ 2）制作了中心頻率為 3kHz 的陷波網(wǎng)絡(luò)； 35 （ 3）實(shí)現(xiàn)了 AD 采集以及 FFT 分析，可以分析 100Hz 到 10kHz 的單一正弦波。 圖 1kHz正弦波 AD采樣結(jié)果觀察 橫坐標(biāo)是時(shí)域的，一個(gè)周期波形采集回來之后橫坐標(biāo)間隔為 ，單位為s，因此采集到的正弦波的頻率為 1kHz。 n=p*p+q*q。fft256)。 27 實(shí)現(xiàn) FFT過程如下： =ipcb。但是直接計(jì)算 DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度 N的平方成正比，但是它比較難在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)，尤其是處理大量采樣點(diǎn)時(shí)，計(jì)算量將會(huì)非常大。利用對(duì) CONVxx 位（位于排序寄存器中）置不同的值確定用于 AD采集的信號(hào)從哪個(gè)管腳輸入。轉(zhuǎn)換完成后結(jié)果存放在 ADCRESULT里。此周期中斷通過 GPTCONA開啟ADC，中斷標(biāo)志置 1，同時(shí) AD啟動(dòng)信號(hào)送至 AD。事件管理器包括 EVA和 EVB，有通用定時(shí)器 4，每個(gè)定時(shí)器有如下特點(diǎn)：： 16 位 TxCNT（定時(shí)器增 /減計(jì)數(shù)器）。 電阻電容組成外圍網(wǎng)絡(luò)和 LM358芯片 一起 實(shí)現(xiàn)功能。它是 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片。嵌入式系統(tǒng)中常有很多的簡(jiǎn)單外部設(shè)備 /電路，對(duì)它們的控制，使用 GPIO（通用可編程 IO 接口）即可。 14 if(ncount=100) { ncount=0。 EDIS。 CPU級(jí) 13 CPU 級(jí)中斷標(biāo)志寄存器一旦在中斷請(qǐng)求送入后標(biāo)志位就會(huì)置 1。 //定時(shí)器 0 將繼續(xù)運(yùn)行 =1。 // 初 始 化 定 時(shí) 器 0 周期寄存器 = 0。 cmd文件 的作用是 定位 DSP代碼。 源文件： 有且須有一個(gè)含 main（）函數(shù)的 C語(yǔ)言源程序文件。所以在使用庫(kù)時(shí)須用相應(yīng)頭文件說明。 （ 2）利用 F2812包含的 12位， 16通道的 ADC通過軟件設(shè)置的方式將模擬量波形轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。 DAC 轉(zhuǎn)換模塊 首先，先確定正弦波的 分辨率、精度等各項(xiàng)參數(shù)以方便確定 DAC型號(hào)及設(shè)計(jì)電路。 FFT設(shè)計(jì)，顯示幅頻特性曲線。 例如： 0 010 0000 0000 0000b=，用 Q15表示 0 010 0000 0000 0000b=8192，用 Q0表示 總結(jié)來說， Q值 越大，精度越高，但數(shù)值范圍越?。? Q值 越小，數(shù)值范圍越大，但精度就越低。 DSP 的軟件和硬件各項(xiàng)資源對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理非常適用，因此可用于各種復(fù)雜算法； (3)用 CPLD/FPGA 實(shí)現(xiàn)。而快速傅立葉變換是其運(yùn)算基礎(chǔ)。 本此設(shè)計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易頻譜分析儀從而可以更直觀的看到信號(hào)的特性。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們需要利用快速傅里葉變換（ FFT）來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的頻譜分析。 如今是嶄新的數(shù)字化時(shí)代， DSP已然成為數(shù)字化的不可或缺的元素，廣泛的應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域。 2 定點(diǎn) DSP 的數(shù)據(jù)格式 在定點(diǎn)處理器（例如 TMS320F2812）之中，數(shù)據(jù)采用的是定點(diǎn)表示法，整數(shù)小數(shù)均可表示。 TMS320F2812 DSP 介紹 TMS320F2812 概述 F28x系列是 TI公司生產(chǎn)的 32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，其 具有 豐富的 外設(shè)資源 。 系統(tǒng)方案 本設(shè)計(jì)目標(biāo)為采用 TMS320F2812 DSP芯片設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易頻譜分析儀。本次設(shè)計(jì)利用 8位分辨率，一個(gè)周期內(nèi)取 100點(diǎn)的正弦表實(shí)現(xiàn)正弦波發(fā)生。 上述兩種方案中，由于第二種可直接通過軟件方式利用 DSP包含的模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊采集模擬量的波形而不用外接芯片節(jié)省成本并且充分利用了 DSP的資源，因而在精度不要求很高的情況下更加適用，因而采用第二種方案。文件格式為“ .h”，編譯過程中自動(dòng)添加進(jìn)入工程，無需手動(dòng)添加。 main（）函數(shù) 在 系統(tǒng)庫(kù)初始化后 掌握 控制權(quán)。由于DSP的編譯器的編譯結(jié)果是未定位的， DSP無法 定位執(zhí)行代碼， 同時(shí)用戶 設(shè)計(jì)的 DSP系統(tǒng)的配置也不盡相同，因此要自己定義代碼的安裝位置。 //清零定時(shí)器 0 的計(jì)數(shù)器 = 0。 //使能定時(shí)器 0 中斷，若計(jì)數(shù)器遞減到 0 同時(shí) tie 位為 1，定時(shí)器發(fā)出中斷請(qǐng)求 } 中斷模塊 F2812的中斷管理共分為外設(shè)級(jí)、 PIE級(jí)和 CPU級(jí)。在 IER （ CPU 中斷使能寄存器）中相應(yīng)位置 1，且 INTM（全局中斷屏蔽位）為 0的情況下時(shí)，CPU會(huì)進(jìn)入中斷。 //使能寫保護(hù) =1。 round++。 F2812 包含有 56 個(gè)多 功能引腳，其第一功能是作為通用意義數(shù)字 I/O 口 15 （ GPIO），為了使用通用 I/O，我們需要對(duì) GPIO 進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。與微處理器完全兼容。通過電容電阻的諧振作用實(shí)現(xiàn)帯阻作用，通過 358芯片實(shí)現(xiàn)放大信號(hào)的作用。 16 位 TxCMPR（定時(shí)器比較寄存器）。 具體實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句如下： 22 =0xfd11。它比普通單采樣轉(zhuǎn)換分辨率高是因?yàn)樽詣?dòng)排序器允許相同通道多次轉(zhuǎn)換，因而可以實(shí)現(xiàn)過采樣算法。本次設(shè)計(jì)采用的是 24 級(jí)聯(lián)順序采樣的模式，則 CONVxx 中共有 4 個(gè)位定義是從哪個(gè)管腳輸入。 20世紀(jì)中科學(xué)家發(fā)現(xiàn) 了 DFT的一種快速算法，使 DFT的運(yùn)算效率提高，推動(dòng)數(shù)字信號(hào)的發(fā)展。//cal()函數(shù)處理數(shù)據(jù)起始位置 (amp。//調(diào)用 256點(diǎn)復(fù)數(shù) FFT運(yùn)算 (amp。 n=sqrt(n)。 （ 5） FFT結(jié)果觀察：用 view—— graph—— time/frequency項(xiàng)觀察，如下圖所示。但是 FFT 分析精度不太高，也只能分析單一輸入頻率，因此有些不完美。 C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 北京：清華大學(xué)出版社， 2020 TAN Language Programing. Beijing: Tsinghua University Publishing House,2020 [7] 森 榮二著，薛培鼎譯。首先是王言章老師，平時(shí)雖然很 忙，但是我們一有問題請(qǐng)教王老師的時(shí)候，老師很耐心的給我們解釋，包括我們很幼稚的問題。由于之前學(xué)習(xí)單片機(jī)多一些，當(dāng)我面對(duì) DSP 時(shí)，幾乎所有的知識(shí)都是新的，在這個(gè)過程中，我收獲很大，學(xué)到了很多新的知識(shí)和技能。 DSP 控制器原理及應(yīng)用 北京：科學(xué)出版社， 2020 NING Gaidi， ZENG Junxiang， LUO Yiping. DSP Controller Principle and :Science Press,2020 36 [5] 楊章偉 編譯。 最后進(jìn)行論文的編寫。 29 圖 通過陷波網(wǎng)絡(luò)的波形 在通過陷波網(wǎng)絡(luò)掃頻信號(hào)如圖 ，左邊是經(jīng)過陷波網(wǎng)絡(luò)的不是頻率為 3kHz的正弦波，右邊是經(jīng)過陷波網(wǎng)絡(luò)的頻率為 3kHz的正弦波，二者的具體數(shù)據(jù)如下： 頻率 幅值 左圖 T=*= F=770Hz 2v*=9v 右圖 T=*= F= 1v*= 30 用示波器觀察，經(jīng)過陷波網(wǎng)絡(luò)模塊后其他頻率信號(hào)幅值為 *2=，大約是輸入信號(hào) 的 倍，約等于 倍，符合增益 Kf= （ 3） 調(diào)理電路：里用示波器觀察，結(jié)果如下圖所示： 圖 通過調(diào)理電路的波形 頻率 幅值 左圖 T=*3= F=667Hz 1v*2=2v 右圖 T=*= F= 1v*= （ 4） AD采樣：用 view—— graph—— time/frequency觀察 31 結(jié)果，如下圖所示。 q=ipcb[i+1]。//位倒序處理 (amp。 圖 蝶形運(yùn)算符號(hào) 第二次分解： 將1(r)X按 r取奇、偶分為 2個(gè) N/4點(diǎn)的序列 ｛ 3141(l) (2l)(l) (2l+1)XX?? l=0,1,? ， N/41； （ 37） ｛ 1 3 / 2 41 3 / 2 4( ) ( ) ( ) 0 , 1 , 14( ) ( ) ( ) 0 , 1 , 124kNkNNX k X k W X k kNNX k X k W X k k? ? ? ??? ?? ? ? ? ??? ? （ 38） 將 2(r)X 也按 r取奇、偶可分解成 2個(gè)長(zhǎng) N/4的子序列 ｛ ? ? ? ?? ? ? ?5262l 2l , , /l 2l +1? ? ??X X l 0 1 N 4XX ， ，； ， 同理得 ｛ 2 5 / 2 62 5 / 2 6( ) ( ) ( ) 0 , 1 , 14( ) ( ) ( ) 0 , 1 , 124kNkNNX k X k