【正文】 1. 獨立并行運算單元 算數(shù) /邏輯單元（ ALU）、乘法器和移位器都可以再單周期里執(zhí)行指令，它們并列排列，大大提高了數(shù)據(jù)吞吐率。對于單個乘、累加指令，能同時并行的在乘法器和 ALU 中執(zhí)行。運算單元支持 IEEE32 位單精度浮點、 40 位擴展精度浮點和 32位定點數(shù)據(jù)格式。 2. 通用數(shù)據(jù)寄存器 通用數(shù)據(jù)寄存器在運算單元和數(shù)據(jù)總線之間傳遞數(shù)據(jù)，能同時保存中間運算結(jié)果。 32 個 I/O 端口的數(shù)據(jù)寄存器與處理器的超級哈弗結(jié)構(gòu)相結(jié)合，能實現(xiàn)運算單元與儲存器之間無限制的數(shù)據(jù)流動。 3. 單周期同時取 1 條指令和 2 個操作數(shù) ADSP SHARC 系列處理器超級哈 弗結(jié)構(gòu)內(nèi)有 2 條數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)儲存總線（ DM）和程序儲存器總線（ PM）。 DM 總線主要傳遞數(shù)據(jù)， PM 總線既可以傳送指令又可以傳輸數(shù)據(jù)，而且 DM總線和 PM 總線分開。這樣， ADSP SHARC 系列處理器利用指令緩存，就能在單周期內(nèi)實現(xiàn)同時取 2 個操作數(shù)和 1條指令。 4. 指令緩存 ADSP ＳＨＡＲＣ系列處理器內(nèi)部有一個高效的３２級指令緩存，允許３條總線同時?。睏l指令和２個操作數(shù)。指令緩存是否使用，也可以通過編程加以控制。 有了指令緩存，處理器就能高速執(zhí)行循環(huán)操作，比如數(shù)字濾波的乘、累加操作和 FFT 碟性運算等。 畢業(yè)設(shè)計 /論文 21 5． 產(chǎn)生器 ADSP SHARC 系列處理器內(nèi)部有 2 個數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器（ DAGS），在硬件上能實現(xiàn)環(huán)形數(shù)據(jù)緩沖尋址，這樣就能夠有效的執(zhí)行延遲線操作，這對于高速高效的實現(xiàn)數(shù)字濾波和傅里葉變換非常有用。 ADSP SHARC 系列處理器數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器能自動處理環(huán)形地址指針，這樣就能降低程序開銷，提高程序的執(zhí)行效率并簡化程序代碼。環(huán)形緩沖區(qū)可以從儲存器的任一一地址單元開始，也可以再任一地址單元結(jié)束，處理器對此沒有任何限制。 6． 內(nèi)有 位可配置的雙端口 SRAM 雙端口 SRAM 可以被處理器核和 DMA 同時獨立訪問，根 據(jù)不同型號芯片 SRAM容量的大小，可以分別配置為不同容量的 32 位數(shù)據(jù)存儲區(qū)、 48 位的程序儲存區(qū)以及混合 32 位或者 48 位進行配置。 7． 有豐富的外部接口 片外存儲器尋址空間可達到 4G 字，支持可編程的等待模式與 DRAM 頁控制； 2套串行口可以用多種操作模式進行工作； 6個 4/8 位的鏈路口可以實現(xiàn)松耦合方式的處理器連接。 DMA 控制器支持 1014 個 DMA 通道的無干預(yù)后臺傳輸， DSP 核與 I/O 處理器可以同時并行訪問內(nèi)部儲存器。 8. 串行掃描與仿真特性 ADSP SHARC 系列處理器支持標(biāo)準(zhǔn)的 IEEEP1149JTAG 系統(tǒng)測試，該標(biāo)準(zhǔn)為串行掃描系統(tǒng)中元件的 I/O 狀態(tài)定義了有效的測試方法。 JTAG 串行口也能訪問ＡＤＳＰ ＳＨＡＲＣ系列處理器片內(nèi)的仿真資源。 9. 支持靈活的指令集 ADSP SHARC 系列處理器 48位指令字適用于不同的并行操作，能實現(xiàn)高精度計算。例如，在單指令內(nèi)，可以有條件的執(zhí)行 1次加、一次減和 1次分支跳轉(zhuǎn)操作。 選用的第三代 ADSPSHARC 處理器提供了更高的性能、以工程應(yīng)用為重點的外設(shè)和新的儲存器配置。芯片速度為 400MHz。同時簡化了算法開發(fā)并集成了高帶寬和非常靈活的外部儲存器接口。芯片基于一 個單指令多數(shù)據(jù)（ SIMD）內(nèi)核，支持32 位定點和 3240 位浮點運算格式，與以前的所有 SHARC 處理器代碼完全兼容，可最大化地復(fù)用已有代碼。片上儲存器總數(shù)為 2MB 的 SRAM 和 6M 的 ROM，同時集成了各種音頻專用和通用外設(shè)。 其中電壓轉(zhuǎn)換電路如圖 46， SRAM 接口如圖 47。 畢業(yè)設(shè)計 /論文 22 圖 46 電壓轉(zhuǎn)換電路 圖 47 SRAM 接口原理圖 畢業(yè)設(shè)計 /論文 23 參考光纖光柵的標(biāo)定 本系統(tǒng)要求為每一個參考光柵進行溫度標(biāo)定，即找出每個光柵在不同溫度下的對應(yīng)波長值，由此形成了一組溫度 波長數(shù)據(jù)對，使用這組數(shù)據(jù)對擬合 該光柵的溫度 波長對應(yīng)關(guān)系 cbxaxy ??? 2 具體擬合算法是采用多項式擬合。 如表41。 表 41 五個光柵進行溫度定標(biāo)的實驗數(shù)據(jù) 1528nm 1532nm 1534nm 1537nm 1544nm 第 1 次 0． 88 第 2 次 第 3 次 第 4 次 第 5 次 5 次平均 服務(wù)器端軟件設(shè)計 本文根據(jù)光線光柵測溫系統(tǒng)與服務(wù)器之間的通信方式和數(shù)據(jù)格式，設(shè)計了服務(wù)器端的軟件，實現(xiàn)了光纖溫度火災(zāi)報警系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸、處理、存儲和顯示，軟件流程框圖如 圖 48。 圖 48 數(shù)據(jù)的傳輸與顯示流程圖 光纖光柵測溫系統(tǒng)服務(wù)器端軟件主要由波長監(jiān)控、設(shè)置、以及溫度監(jiān)控三部分組成，如圖 49所示。 在光柵測溫設(shè)置標(biāo)簽中（如圖 410），可以設(shè)置光柵 波長范圍，光柵的編號等信息，然后根據(jù)各個溫度下波長的觀測值可以得到一組波長溫度的對應(yīng)參數(shù)，點擊添加可以發(fā)送到 DSP 處理模塊中，進行波長溫度的轉(zhuǎn)換，從而計算出溫度。點光纖光柵測溫系統(tǒng) RS232 接口 鏈路 服務(wù)器 數(shù)據(jù)處理 高精圖形顯示 告警列表顯示 樹狀目錄顯示 畢業(yè)設(shè)計 /論文 24 擊寫入 FLASH 按鈕可以將這些參數(shù)固化到 DSP 處理模塊中，以后使用就可以不必再進行一次配置。 圖 49 波長監(jiān)控界面圖 圖 410 系統(tǒng)設(shè)置界面圖 在光柵溫度監(jiān)控標(biāo)簽頁里面，可以監(jiān)控各個光柵的溫度值，并且能設(shè)定和顯示報警狀態(tài)，如圖 411 是設(shè)置警戒值為 40 攝氏度在 10 秒內(nèi)升溫不超過 20 度。此時不報警。當(dāng)有光柵溫度升高到 40 攝氏度以上，或者溫 度在 10 秒內(nèi)升溫超過20 度是產(chǎn)生報警，警燈變紅，并且提示光柵告警信息（如圖 412）。點擊確認(rèn)按畢業(yè)設(shè)計 /論文 25 鈕確定該報警信息，清楚報警狀態(tài)。 411 溫度監(jiān)控界面圖 圖 412 溫度監(jiān)控界面圖 畢業(yè)設(shè)計 /論文 26 第 5 章 系統(tǒng)測試 測試過程及數(shù)據(jù) 上述的工作完成后，我們將傳感光柵放入另一個恒溫箱內(nèi)，然后對恒溫箱內(nèi)的傳感光柵進行測試 。 測試內(nèi)容是在一套光纖光柵測溫系統(tǒng)的一個通道上串接 7個光柵，將這些光柵放入恒溫箱中進行溫度控制，實驗中，在 0~100 度范圍內(nèi)選取 3 個溫度值（ 5 度、 25 度、 65 度）分別設(shè)定為測溫光柵的環(huán)境溫度（即 恒溫箱內(nèi)的溫度），觀測記錄 恒溫箱內(nèi)的這 7個系統(tǒng)測溫探頭所測得的溫度值以及相應(yīng)的波長值，同時記錄下相應(yīng)恒溫箱的標(biāo)準(zhǔn)溫度（如表 51,52,53），最終通過系統(tǒng)測量溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的對比技術(shù)出系統(tǒng)測溫精度 ，平均測量偏差如表 54。 表 51 標(biāo)準(zhǔn)溫度 5 攝氏度時系統(tǒng)測量結(jié)果 光柵 測量波長 測量溫度 溫度偏差 1525 + 1527 + 1529 + 1534 + 1537 + 1544 + 1553 + 表 52 標(biāo)準(zhǔn)溫度 25 攝氏度時系統(tǒng)測量結(jié)果 光柵 測量波長 測量溫度 溫度偏差 1525 + 1527 + 1529 + 1534 + 1537 + 1544 + 1553 + 表 53 標(biāo)準(zhǔn)溫度 65 攝氏度系統(tǒng)測量結(jié)果 光柵 測量波長 測量溫度 溫度偏差 1525 + 1527 +1 1529 + 1534 + 1537 + 1544 + 1553 + 畢業(yè)設(shè)計 /論文 27 表 54 平均測量偏差 光柵 5 度測量偏差 25 度測量偏差 65 度測量偏差 平均偏差 1525 + + + 1527 + + + 1529 + + + 1534 + + + 1537 + + + 1544 + + + 1553 + + + 畢業(yè)設(shè)計 /論文 28 結(jié)論 光纖布拉格光柵從誕生到廣泛的研究和應(yīng)用，短短幾十年的飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為 非常重要且不可替代的光子器件。它涉及光纖傳感和光纖通信的各個領(lǐng)域，因為其自身具備的諸多優(yōu)點，所以它有著廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。本文從光纖光柵的基礎(chǔ)理論出發(fā)，根據(jù)溫度傳感模型，重點研究 Bragg 光纖光柵的傳感特性及其在測溫方面的應(yīng)用。本文設(shè)計了一種基于 FP 濾波器解調(diào)的光纖光柵測溫系統(tǒng)解調(diào)的裝置，本系統(tǒng)的特點就是將電學(xué)方面的知識、信號處理方面的知識和光纖傳感方面的知識結(jié)合起來，設(shè)計了一個便于使用者操作的一個系統(tǒng)，使利用光纖光柵測溫更加直觀，測量精度更加精確。 畢業(yè)設(shè)計 /論文 29 致謝 通過這三個月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文 設(shè)計已接近尾聲，作為一個大專生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時完成了這次畢業(yè)設(shè)計。 感謝大學(xué)三年傳授我們專業(yè)知識的所有老師。謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。他們在我設(shè)計中給了我許多寶貴的意見和建議。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題。最后， 感謝生我養(yǎng)我的父母。謝謝他們給了我無私的愛，為我求學(xué)所付出的巨大犧牲和努力。 畢業(yè)設(shè)計 /論文 30 參考文獻 1. 李川，張以謨等 .光纖光柵原理技術(shù)與傳感應(yīng)用 .科學(xué)出版社， 20xx:12— 14 2. 賈宏志，李育林，忽滿利 .光纖光柵的制作方法 .激光技術(shù)， 20xx,25（ 1）： 2326 3. 廖延彪：光纖光學(xué) .北京 .:清華大學(xué)出版社， 20xx 年 3 月 4. 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