基于DSP的数字信号采集处理系统设计

基于DSP的数字信号采集处理系统设计

第!"卷!第#期$%%!年#月

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哈!尔!滨!工!业!大!学!学!报

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基于!"#的数字信号采集处理系统设计

刘!文!李!迪

"哈尔滨工程大学自动化学院!黑龙江哈尔滨>#"%%%>

摘!要!为快速准确地采集各种数据!提出一种基于?系统采用?1@的数字信号处理方法=1@作为主处理多路高速数据使用并行方式进行采集!利用?芯片!外围电路由-@5+实现=1@高速处理能力对数据进行处理!最后通过在-利用?@5+内部实现的(+)2电路与模拟串行口完成数据传输=1@A-@5+设计的数字信号处理系统!具有与其他以现代数字技术为基础的设备接口方便"系统精度高"工作可靠的优点=关键词!数字信号处理#数据采集#?1@中图分类号!2@!B>

文献标识码!+

文章编号!"#%!CDEC$!F$%%!%#E%BBBE%!

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!!船舶特辅设备控制是利用信号采集系统将各

种数据采集到计算机中进行实时处理!产生控制信号!通过专用的数据通道对设备进行控制=传统的实现方法为!利用单片机作为主4由单片@(!机完成数据的采集&处理及传输或采用专用的@4机采集处理卡=由单片机构成的系统的设计相对较为简单!工作电路可靠性高!适合于数据流量较

>(小&数据处理简单的场合’专用的@=4机数据采

集!数据处理系统实时处理数据后产生出控制信号!通过专用的数据通道对设备进行负反馈闭环作为系统整体中的一部分!系统要求此功能控制=

模块能脱离计算机独立工作=单片机系统无法满足系统对高速数据进行采集处理的要求!而考虑到脱离计算机独立工作则无法采用@4机专用数据采集处理卡=因此以上两种传统的数据采集处理方法均不能完全满足系统设计的要求!必须开发出适合的高速数据采集处理系统=

本文提出了一种以数字信号处理器"为?1@#主4系统采用了-@(的数据采集处理系统=@5+设计外围电路!对于>\R)采用并JN1数据流量!行数据采集的方法!此种方法适合用于高速数据

!(

的采集’系统=为了满足高速处理数据的要求!

集处理卡具有极强的数据采集处理能力!在@4机的辅助下可以完成多路数据采集以及并行处

$(

理’要求数=然而船舶特辅设备的开发与设计!

据输入流量达到>)采用多路数据分时采\RJN1!

收稿日期!$%%$E>>E!%=

作者简介!刘!女!工程师=万方数据>BCCE#!文"

选用了专用数字信号处理的芯片?1@=针对系统

基于DSP的数字信号采集处理系统设计

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独立工作的要求!利用?1@自引导程序开发了具备自启动与自引导功能的程序=根据系统数据输出速率较低的要求!在-@5+内设计了(+)2"通用异步串行口#电路并结合模拟串行口建立串行数据传输通道!节省了?1@用于数据输出的时间=

实现的=

4!$/88N,8PVHQ方式是#位存储器并行载

入的方式!选择这种方式主要有以下考虑$首先并行载入的方式执行速度快!可以在短时间内将程其次#位存储器接口只序引导到系统)+\中&使用一个#位存储器芯片!可以最大限度地减少电路的体积=

系统上电复位之后!将4!$芯片上的

并将相应的0\4/,\@引脚拉高!*2!E0*2%引脚拉低!系统将进入相应的/88N,8PVHQ工作方式!要注意的是在引导程序的过程中\4%/,

引导结束之后!相应的\@引脚必须保持高电平=外部中断引脚均可以被改变=

>!系统结构设计

:;:!系统的主要设计指标

本?1@系统在硬件上应具备以下一些结构="#片外存储器$由于2\1>!$%4!$片内可用的存储空间只有"必须扩展外部存储>$个字!器存放程序和数据=

"通用异步串行口电路"$由于$#(+)2#

与外围电路之2\1!$%4!$芯片不带有(+)2!

间的数据交换都是使用并行传输的方式!为了与必须有完成并行数@4机的串行口进行数据传输!据到串行数据格式转换的电路=

"#引导程序装载"#电路$本系!/88N98PVHQ统是一个独立的?系统在上电或复位之1@系统!后要自动独立工作!这就需要引导程序装载电路将预先编好的程序!从外部可固化程序存储器引导到系统的高速)+\中执行=

"#译码电路以及复位电路$译码电路控制F系统各个0%由于?’端口&1@系统的时钟频率比较高!在实际运行时有可能发生干扰现象!为提高系统的可靠性!采用了复位电路=

"#为方便调试系统的硬件电路"&2+5接口$和软件程序!应有&2+5方式接口=:;<!信号的采集及处理>:$:>!程序及数据存储器

2\1!$%4!$是针对!$位指令和数据设计的!为了方便外扩存储器!4!$采用了增强型的外部存储器接口!可以灵活地存取#位’>C位’!$位数据!此外4减少系统芯片的数量和体积=!$还可以从由于>C位或!$位的外部存储器中执行程序F=

不论外部存储器的宽度是4!$内部是!$位结构!多少!外部存储4!$本身仍然是一个!$位的器件!器数据宽度的转换是由4!$提供的外部存储器接口自动实现的=系统采用了高速静态)由F片+\!#位!$]的46D4>BBE>$@4构成=

>:$:$!/88N,8PVHQ设计

2\1!$%4!$的引导装载程序允许将装入低速外部存储器中的程序引导到高速)+\中全速

$)执行(=这个程序引导功能是由固化在4!$内部

()

$!软件设计和调试

<;:!模拟串行口的设计

利用4%!$的两个通用输入输出0’引脚"#以及两个定时器和一个外部中断!_-%和_->

就可以设计出一个非常灵活的通用异步串行口=以下介绍由中断驱动的软件模拟通用异步串行口的具体实现方法!选定模式为BC%%波特率!#个

")数据位!一个停止位!没有奇偶校验位(=

它们是!4!$片上有$个定时器!$位的时

每一个定时器都由!个寄存间%事件触发计数器=

器控制其行为!即定时器全局控制寄存器’定时器周期寄存器’定时器计数寄存器=全局控制寄存器规定定时器的工作方式!周期寄存器规定定时器信号的频率!而计数寄存器负责递增或递减计数!当计数值等于周期寄存器值时就清零!同时产生因此它可用作一内部中断***定时器中断信号=个可编程的波特率发生器=

系统和@4机串口之间的硬件接口相对比较简单!@4机发送数据线与4!$芯片的0*2%和这样可以通过起始位的下降沿触_-%引脚相连=

执行中断服务程序接收数据=接发?1@的中断!收数据线通过一个上拉电阻与4!$的_->相连=

发送任务由主程序将被发送字节装入到寄存器并调用发送子程序2其流程图_E\+0*完成!见图>=@4机发送数据线与4!$芯片的0*2%和当起始位触发外部中断时开始接_-%引脚相连!

收主程序!其流程图见图$=

!!结!论

本系统适合多路高速数据采集!可对数据进行实时快速处理!满足闭环控制系统的要求&能够脱离@具备系统自引导功能!可用4机单独工作!

万方数据片上)中%’\^F"地址单元开始的引导程序来

基于DSP的数字信号采集处理系统设计

第#期刘!文%等$基于?1@的数字信号采集处理系统设计

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作独立的系统!可以推广应用于高速数据采集处

理系统中

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图>!发送程序流程图

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图$!接收主程序流程图

-J=$!-98‘KLPQN8MXQJOPQHKHNJ8IXQ8KHV;QH<UQX"#戴梅萼%史嘉权=微型计算机技术及应用"!\#=北京$

清华大学出版社%>BB"=

"#王念旭=F?1@基础与应用系统设计"\#=北京$北京

航空航天大学出版社%$%%%=

"#曾繁泰=7.?清华大学出版",程序设计"\#=北京$

社%$%%%=

参考文献!

"#胡汉才=单片机及其接口技术"清华大学>\#=北京$

出版社%>BB"=

"#路而红%高线伟=电子设计自动化应用技术"$\#=北

京$北京希望电子出版社%$%%%=

!编辑!王小唯!

!上接第==>页"

表:!?"/)9$7%图和@$(,图滤波结果!AB"CDE;E:F,2/$:!?&/-$7&(**$.-)*?/)9$7%&1,$,(+@$(,&1,$’$’’

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噪声类型

脉冲噪声&!""a’B:FDF:!#%:C"

高斯噪声’&%!"!!:%#>:B!%:#F

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保持较好=

&’由于网络中需要优化的参数较多%寻优过$

程比较复杂%为得到具有良好滤波效果的滤波器%网络训练将耗费大量时间=如何简化网络结构%减少训练参数%提高网络学习的效率%将是以后研究的重要内容=

噪声图像7\-滤波-**滤波

参考文献!

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"#刘忠仁%孙圣和=基于模糊神经网络的脉冲噪声滤波"

器"#&’$&=中国图象图形学报%$%%>%CF!F!E!FD=

本文提出的-**滤!!从表>和图$不难看出%

波器无论对单纯的脉冲噪声(还5P;TTJPI噪声%是对二者的混合噪声%其滤除能力都要优于矢量中值滤波器%并且不易造成边缘的模糊和细节的丢失=值得注意的是%对单纯噪声来说%不同的训练样本对处理结果影响不是很大%滤波器具有较好的扩展性=但是%单纯噪声样本训练的滤波器%对混合噪声的滤除效果并不理想%用混合噪声样本训练的滤波器对单纯噪声的滤出效果可以接受%但相对于同类型噪声训练的滤波器来说也不理想%因此%滤波器的通用性受到一定的限制=

!!结!论

&’基于模糊神经网络技术的彩色图像滤波>

器能够有效地滤除图像中的噪声%尤其对混合噪声有较好的滤波效果%并且其图像的边缘和细节

万方数据

!编辑!王小唯!

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/btoe.html