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基于ADSP-BF531為核心集DDS和A/D采樣芯片于一體的氣體濃度檢測系統(tǒng)

2017-10-20 | rar | 0.3 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

 引 言
  ADSP-BF531處理器ADI公司Blackfin系列產(chǎn)品的成員,專為滿足當今嵌入式音頻視頻通信應用的計算要求和低功耗條件而設計的新型16位嵌入式處理器。它基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號架構(gòu)(Micro Signal Architecture,MSA),將一個32位RISC型指令集和雙16位乘法累加(MAC)信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。ADSP-BF531處理器具有以下主要特點:最大頻率為600 MHz,1200 MMACs;每一個內(nèi)核中帶有2個16位的乘法器,2個40位的累加器,2個40位的邏輯運算單元,4個位的視頻運算單元和1個40位的移位器,在一個指令周期內(nèi)可完成2個16位數(shù)的乘法,2個40位數(shù)的算術(shù)邏輯運算,4個位的視頻數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯運算,1個40位的移位運算;低功耗采用1.12 V的內(nèi)核電壓和3.3 V的I/O電壓,片內(nèi)集成調(diào)壓器,并且具備動態(tài)電源管理;高達148 KB的片內(nèi)存儲器;豐富的外設接口,支持與SDRAM,SRAM,F(xiàn)LASH和ROM的無縫連接;片上JTAG仿真接口。
  提出一種基于ADSP-BF531為核心,集DDS和A/D采樣芯片于一體的氣體濃度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對結(jié)構(gòu)性微氣體傳感器,充分利用了DDS信號源頻率、相位穩(wěn)定可控的特點和DSP芯片強大的控制能力和高速的數(shù)據(jù)處理能力,具有硬件簡單,成本低,可靠性高,通用性好等優(yōu)點。
  1 自相關檢測原理
  設被測信號x(k)由有用信號s(k)和噪聲u(k)組成:
  x(k)=s(k)+u(k)
  x(k)的自相關函數(shù)為:
   基于ADSP-BF531為核心集DDS和A/D采樣芯片于一體的氣體濃度檢測系統(tǒng)
  式中:Rs(m)為s(k)的自相關函數(shù);Rsu(m)為s(k)與u(k)的互相關函數(shù);Rus(m)為u(k)與s(k)的互相關函數(shù);Ru(m)為u(k)的自相關函數(shù)。由于在電路系統(tǒng)中主要為白噪聲,有Rsu(m)=Rus(m)=0,隨著m的增大,
   基于ADSP-BF531為核心集DDS和A/D采樣芯片于一體的氣體濃度檢測系統(tǒng)
  根據(jù)維納一辛欽定理,功率信號的自相關函數(shù)與其功率譜密度函數(shù)具有傅里葉變換關系,所以可以用FFT計算自相關函數(shù)。但是,實際采樣值只有N+1點,所以求出的Rx(m)只能是自相關函數(shù)的估計值。當用FFT計算自相關函數(shù)時,x(k)必須補N個零,使長度變成2N+1,因此功率譜密度為:
   基于ADSP-BF531為核心集DDS和A/D采樣芯片于一體的氣體濃度檢測系統(tǒng)
  對上式進行IFFT就可以得到Rs(m)。
  2 系統(tǒng)硬件設計
  氣體濃度檢測系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。主要包括傳感器激勵信號的發(fā)生、傳感器位置的選取,信號采集以及外部存儲器的設計四個部分。其核心是ADSP-BF531芯片,它負責整個系統(tǒng)事務協(xié)調(diào)以及算法功能實現(xiàn)。系統(tǒng)工作過程中,DSP芯片通過設定 SPI控制器,控制DDS芯片AD9850產(chǎn)生一個特定的穩(wěn)幅的超聲頻的正弦信號。這個信號通過放大器和多路開關后,施加在指定的傳感器驅(qū)動電極上,并驅(qū)動傳感器發(fā)生同頻振動。傳感器輸出信號經(jīng)由前置放大器放大到適當?shù)某潭龋俳?jīng)過高精度的A/D芯片AD9235采樣后將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到DSP進行相關運算,計算出振動幅度
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