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基于DSP的USB口数据采集分析系统

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作者:李培玉 钱曙光时间:2007-05-18来源:电子技术应用收藏
随着芯片功能越来越强,速度越来越快,性价比的不断提高以及开发工具的日趋完善,广泛用于通信、雷达、声纳、遥感、生物医学、机器人、控制、精密机械、语音和图像处理等领域。作为计算机接口之一的(Universal Serial Bus)口具有势插拔、速度快(包括低、中、高模式)和外设容量大(理论上可挂接127个设备)的特性,使其成为PC机的外围设备扩展中应用日益广泛的接口标准。本文设计并实现了基于分析系统,该系统的负责数据的采集和运算处理,处理结果通过口送计算机显示分析,其结构如图1所示。

系统结构框图

该结构图中,CPLD和FPGA实现模块接口,包括串并转换、8位和32位数据总线间的转换、SRAM等功能。采样结果经过CPLD送至DSP运算处理(FFT变换、相关分析、功率谱分析等)后,由FPGA和USB接口送至主控计算机存储和显示。计算机应用程序易于实现丰富的图形界面,具有良好的人机接口。

1 模数模块

本系统主要用于振动信号和噪声分析,要求采样精度高,采样频率不超过100kHz。根据要求选用CRYSTAL公司的CS5396。该芯片

 
原本用于立体声采样,基于∑-Δ结构,采样精度高,24位分辨率,120dB的动态范围;采样频率32kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz可选;内部集成采样保持器、模拟低通滤波器、数字滤波器,同时还具有时采样功能;两路同时采样,串行输出,串行数据由CPLD转换成24位并行数据;由于该芯片量程是4V,差分输入,所以模拟部分只需再加上简单量程放大电路即可。这样模拟电路十分简单,抗干扰能力强、精度高。

2 DSP处理器

选择DSP处理器时主要考虑其运算速度、总线宽度和性价比。本系统采样结构24位,最好选用32位DSP;系统要进行实时信号分析、模态分析等,要求有较高运算速度,所以选用TI公司的32位浮点DSP——TMS320VC33。该芯片采用哈佛结构,6级流水线操作,指令执行周期7ns,外设包括一个DMA控制器和一个缓冲串口。

N点复数FFT变换约做2N



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