基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现
这是一篇关于信号采集,DSP,FFT,CCS2000,LCD,Matlab的论文, 主要内容为随着信息科学的迅猛发展,数字信号处理已成为一门关键技术,而数字信号处理器(DSP)芯片的出现为实现数字信号处理算法提供了可能。DSP芯片存储系统采用了哈佛结构,并使用多级流水线技术,以其强大的数据处理功能在通信和信号处理等领域得到了广泛应用,成为研究的热点。 本文论述了一种基于数字信号处理器(DSP)的数据采集与处理系统的设计方案,并给出了具体的软硬件实现。系统使用TI公司的TMS320LF2407A型号的DSP芯片作为核心处理器,实现了控制A/D采样、处理采样数据、显示处理结果并响应按键等功能。论文主要从以下几个方面论述整个系统的设计方案: (1)分析了系统进行可行性,包括简要的理论基础,处理器和开发板的选型,系统性能参数的设定等。 (2)详细研究了系统理论基础,包括谱分析原理,误差分析,以及2048点实序列FFT变换在DSP上高效实现(节省时间和空间)。 (3)设计了系统硬件电路,包括前端输入信号调理电路和抗混叠滤波电路的设计及实现,开发板硬件资源分配(包括存储器分配,ADC模块配置等),和液晶接口、键盘接口的实现。 (4)实现了系统软件设计,包括整个系统程序流程的设计,各个模块应用程序的实现,.cmd文件的配置,FLASH下载以及系统指标参数、频率分辨率和采样频率的设定。 (5)论证了系统算法的正确性和系统性能的精确性,从理论、实验数据分析、以及Matlab仿真等多角度分析了实验结果,并给出了改进的方案和可行性分析。 从整体上看,所设计的系统,合理地实现了信号采集和处理系统的功能。其设计方法简便可行,可作为廉价的信号采集平台,或者稍加改进作为简易数字示波器或频谱分析仪器。
基于频谱模块ASIC芯片设计的频谱处理实现
这是一篇关于频谱处理,ASIC,FFT,ZYNQ,芯片化的论文, 主要内容为随着现代社会无线通信技术的飞速发展,电磁频谱资源如何高效的进行数字模块监测和处理越发重要,无论在军用还是民用领域频谱资源监测和处理都是不可或缺。专用模块的频谱处理实现方式而言,无论采用计算机、通用频谱芯片、FPGA内嵌算法模块都会存在功耗、速度、精度、资源利用率等问题。为了实现智能网络集成系统的实时性、小型化的研发要求,本文基于频谱感知平台,提出一种频谱处理模块的ASIC芯片解决方案。本文设计并实现数字信号的频谱处理芯片化设计,达到在复杂的电磁环境中高效的进行频谱处理的效果。本文探讨了频谱处理模块的ASIC芯片化实现,首先以快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法为基础,进行频谱处理算法及结构的研究。基于性能最优进行算法模块的选择。然后确定频谱处理模块芯片化总体的电路结构,并进行了FPGA层面的功能验证,最后完成了频谱处理模块的芯片化物理后端设计。本文提出了一种频谱处理ASIC芯片结构并实现了频谱处理功能。为了实现频谱数据处理对吞吐量、点数、精度的要求,设计频谱处理模块ASIC芯片。设计改进高性能的快速傅里叶变换处理模块,采用跨时域抽取的Radix-2,4096点算法,流水线结构为芯片的主体算法。为了降低频谱泄露带来的危害,添加加窗模块对输入数据进行优化处理,设计实现输入控制模块和输出控制模块完成对数据流的转换及控制。并且通过CGU模块对整个时钟复位进行管理,添加DFT模块确保芯片设计的成功率,最终实现频谱处理模块ASIC芯片化项目研发。为了验证本文所设计的频谱处理模块,基于AD9361-ZYNQ7035频谱感知硬件开发平台进行了 RTL功能验证。通过vivado资源对比发现,资源利用较低,本次设计兼顾资源利用情况。完成频谱处理模块的功能验证后,本文基于SMIC 0.18μm工艺完成了频谱处理模块的逻辑综合、版图设计、时序分析等ASIC设计流程,并实现了芯片的LQFP100封装版图设计,版图尺寸大小为4.1mmx4.1mm。实现频谱模块ASIC芯片设计的频谱处理,其输入数据在61.44MHz时钟的连续输入下,完成一次完整的4096点扫频需要0.368ms,平均每0.368ms传输8192字节数据数量,即22MB/s。运算结果由输出控制模块传输至ARMSoC芯片,在上位机进行显示,实现时域信号到频域信号的数据处理效果。本文完成了频谱处理模块的ASIC整体设计及物理实现,符合项目小型化、高速的设计要求。
基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现
这是一篇关于信号采集,DSP,FFT,CCS2000,LCD,Matlab的论文, 主要内容为随着信息科学的迅猛发展,数字信号处理已成为一门关键技术,而数字信号处理器(DSP)芯片的出现为实现数字信号处理算法提供了可能。DSP芯片存储系统采用了哈佛结构,并使用多级流水线技术,以其强大的数据处理功能在通信和信号处理等领域得到了广泛应用,成为研究的热点。 本文论述了一种基于数字信号处理器(DSP)的数据采集与处理系统的设计方案,并给出了具体的软硬件实现。系统使用TI公司的TMS320LF2407A型号的DSP芯片作为核心处理器,实现了控制A/D采样、处理采样数据、显示处理结果并响应按键等功能。论文主要从以下几个方面论述整个系统的设计方案: (1)分析了系统进行可行性,包括简要的理论基础,处理器和开发板的选型,系统性能参数的设定等。 (2)详细研究了系统理论基础,包括谱分析原理,误差分析,以及2048点实序列FFT变换在DSP上高效实现(节省时间和空间)。 (3)设计了系统硬件电路,包括前端输入信号调理电路和抗混叠滤波电路的设计及实现,开发板硬件资源分配(包括存储器分配,ADC模块配置等),和液晶接口、键盘接口的实现。 (4)实现了系统软件设计,包括整个系统程序流程的设计,各个模块应用程序的实现,.cmd文件的配置,FLASH下载以及系统指标参数、频率分辨率和采样频率的设定。 (5)论证了系统算法的正确性和系统性能的精确性,从理论、实验数据分析、以及Matlab仿真等多角度分析了实验结果,并给出了改进的方案和可行性分析。 从整体上看,所设计的系统,合理地实现了信号采集和处理系统的功能。其设计方法简便可行,可作为廉价的信号采集平台,或者稍加改进作为简易数字示波器或频谱分析仪器。
相位式激光测距仪设计及性能影响因素分析
这是一篇关于激光测距,相位法,FFT,APD影响分析的论文, 主要内容为激光测距作为一种高精度的非接触式测量方法,远可探星测月,近能取长量宽。当前基于相位法的激光测距仪在中短距离被广泛应用,但在工业测量环境的限制性和精度要求日益提高的情况下,对测距仪的性能提出了更高的要求。为了不过分依赖国外产品,解决目前国产相位式激光测距仪稳定性较差等问题,设计和实现具有专用性的相位式激光测距仪,对其性能影响因素展开分析。分析了激光测距原理、大气影响因素和实现的关键技术,包括测尺技术、混频技术和鉴相技术。根据大气分子吸收和气溶胶散射等因素对激光测距的影响,确定了 850nm的红外波段光源;设计7.5m的理论测程可满足大部分测距情况,确定了以间接测尺技术和FFT算法鉴相技术为基础的整体设计方案。依据激光测距方程式和朗伯比尔定理选择了200mW功率的激光二极管作为发射器件,选择了 850nm处响应度较高的APD作为接收器件;改进了当前常用的单透镜准直系统准直度较差的问题,进行双透镜准直系统设计,通过ZEMAX仿真得到发散角为0.015mrad;设计了用于接收回波的聚焦系统,通光孔径达到6mm,通过仿真得到回波信号在APD受光面的弥散斑半径为0.497μm。针对目前激光测距仪电池供电的局限性,设计了 USB和锂电池双供电电路,支持USB向电池充电;为降低系统功耗,设计了用于各外设独立使用的可控电源模块;为得到稳定的高频主振和本振信号,使用PLL芯片实现正弦波信号的输出;针对激光二极管长时间工作导致输出能量不稳定的问题,设计自动功率控制电路;设计放大和选频电路完成对APD接收和混频后的测试信号处理;针对APD易受温度和偏置高压影响的工作特性,设计APD温度采集电路和80V-160V高压输出控制电路,反馈调节以实现温度补偿。根据采集到的基准信号和测试信号分析了加矩形窗和加汉宁窗的FFT算法对鉴相精度的影响,选择后者作为系统鉴相算法;对组合测尺测得值进行了详细计算,在2.5m处得到的单次测量误差为0.226m,做100次测量后平均值误差为0.053m;对数个典型距离进行测距实验后,确定了测距仪的测程为0.2m-7m;对影响测距误差的因素进行分析,尤其是对APD在不同温度和偏压下造成的相位误差进行分析并提出补偿方案;使用100次测量的平均值作为参考值,对测程进行分段误差补偿,补偿后的测距仪在测程0.2m-7m的误差保持在±0.01m以内。
基于频谱模块ASIC芯片设计的频谱处理实现
这是一篇关于频谱处理,ASIC,FFT,ZYNQ,芯片化的论文, 主要内容为随着现代社会无线通信技术的飞速发展,电磁频谱资源如何高效的进行数字模块监测和处理越发重要,无论在军用还是民用领域频谱资源监测和处理都是不可或缺。专用模块的频谱处理实现方式而言,无论采用计算机、通用频谱芯片、FPGA内嵌算法模块都会存在功耗、速度、精度、资源利用率等问题。为了实现智能网络集成系统的实时性、小型化的研发要求,本文基于频谱感知平台,提出一种频谱处理模块的ASIC芯片解决方案。本文设计并实现数字信号的频谱处理芯片化设计,达到在复杂的电磁环境中高效的进行频谱处理的效果。本文探讨了频谱处理模块的ASIC芯片化实现,首先以快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法为基础,进行频谱处理算法及结构的研究。基于性能最优进行算法模块的选择。然后确定频谱处理模块芯片化总体的电路结构,并进行了FPGA层面的功能验证,最后完成了频谱处理模块的芯片化物理后端设计。本文提出了一种频谱处理ASIC芯片结构并实现了频谱处理功能。为了实现频谱数据处理对吞吐量、点数、精度的要求,设计频谱处理模块ASIC芯片。设计改进高性能的快速傅里叶变换处理模块,采用跨时域抽取的Radix-2,4096点算法,流水线结构为芯片的主体算法。为了降低频谱泄露带来的危害,添加加窗模块对输入数据进行优化处理,设计实现输入控制模块和输出控制模块完成对数据流的转换及控制。并且通过CGU模块对整个时钟复位进行管理,添加DFT模块确保芯片设计的成功率,最终实现频谱处理模块ASIC芯片化项目研发。为了验证本文所设计的频谱处理模块,基于AD9361-ZYNQ7035频谱感知硬件开发平台进行了 RTL功能验证。通过vivado资源对比发现,资源利用较低,本次设计兼顾资源利用情况。完成频谱处理模块的功能验证后,本文基于SMIC 0.18μm工艺完成了频谱处理模块的逻辑综合、版图设计、时序分析等ASIC设计流程,并实现了芯片的LQFP100封装版图设计,版图尺寸大小为4.1mmx4.1mm。实现频谱模块ASIC芯片设计的频谱处理,其输入数据在61.44MHz时钟的连续输入下,完成一次完整的4096点扫频需要0.368ms,平均每0.368ms传输8192字节数据数量,即22MB/s。运算结果由输出控制模块传输至ARMSoC芯片,在上位机进行显示,实现时域信号到频域信号的数据处理效果。本文完成了频谱处理模块的ASIC整体设计及物理实现,符合项目小型化、高速的设计要求。
基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现
这是一篇关于信号采集,DSP,FFT,CCS2000,LCD,Matlab的论文, 主要内容为随着信息科学的迅猛发展,数字信号处理已成为一门关键技术,而数字信号处理器(DSP)芯片的出现为实现数字信号处理算法提供了可能。DSP芯片存储系统采用了哈佛结构,并使用多级流水线技术,以其强大的数据处理功能在通信和信号处理等领域得到了广泛应用,成为研究的热点。 本文论述了一种基于数字信号处理器(DSP)的数据采集与处理系统的设计方案,并给出了具体的软硬件实现。系统使用TI公司的TMS320LF2407A型号的DSP芯片作为核心处理器,实现了控制A/D采样、处理采样数据、显示处理结果并响应按键等功能。论文主要从以下几个方面论述整个系统的设计方案: (1)分析了系统进行可行性,包括简要的理论基础,处理器和开发板的选型,系统性能参数的设定等。 (2)详细研究了系统理论基础,包括谱分析原理,误差分析,以及2048点实序列FFT变换在DSP上高效实现(节省时间和空间)。 (3)设计了系统硬件电路,包括前端输入信号调理电路和抗混叠滤波电路的设计及实现,开发板硬件资源分配(包括存储器分配,ADC模块配置等),和液晶接口、键盘接口的实现。 (4)实现了系统软件设计,包括整个系统程序流程的设计,各个模块应用程序的实现,.cmd文件的配置,FLASH下载以及系统指标参数、频率分辨率和采样频率的设定。 (5)论证了系统算法的正确性和系统性能的精确性,从理论、实验数据分析、以及Matlab仿真等多角度分析了实验结果,并给出了改进的方案和可行性分析。 从整体上看,所设计的系统,合理地实现了信号采集和处理系统的功能。其设计方法简便可行,可作为廉价的信号采集平台,或者稍加改进作为简易数字示波器或频谱分析仪器。
说话人识别系统的硬件设计及相关软件实现
这是一篇关于生物识别,说话人识别,矢量量化,DSP,CPLD,FFT的论文, 主要内容为本论文介绍了生物识别技术的发展和基于VQ法的说话人识别算法，并设计和构建了基于DSP的说话人识时识别系统，实现了说话人的识时识别，该系统已初步应用到楼宇单元门语音控制锁的系统中，它是生物特征中的语音信号在现代门禁系统中的应用。 生物识别技术是指通过计算机利用人类自身生理或行为特征进行自动身份认定的一种技术。生物特征是指具有惟一性和稳定性、可供测量、可用于自动识别和验证的生理特性或行为方式。研究表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有惟一性和稳定性的特征，可以据此识别出人的身份。基于这些特征，人们已经发展了手形识别、指纹识别、面像识别、说话人识别、虹膜识别、签名识别等多种生物识别技术。到目前为止，美国基于生物特征识别的身份鉴定产业规模已经达到数十亿美元。其他一些国家也采用法律规定的方式来使用生物识别技术。总体上来说，生物识别技术已经进入了实际的政府和商业应用，其主要应用领域包括：机场旅客控制、政府部门、门禁和考勤、法律执行、消费者管理系统、金融管理服务系统、计算机登录管理、医疗保健系统等。? 本论文所要研究的说话人识别系统是楼宇单元门语音控制锁的实验系统，它就是生物特征中的语音信号在现代门禁系统中的应用。人的声音具有唯一性，依靠声音来识别准确可靠。楼宇单元门语音控制锁与已有的门锁技术相比，具有价格便宜，使用方便，可维护性强，卫生状况好等优点，使其在与同类型其他产品的竞争中更具有广阔的市场潜力。 本文的主要工作及其内容安排归纳如下： 全文共分六章。 介绍了生物识别技术的历史概况与现状，分析了说话人识别技术在楼宇单元门系统中的应用优势，提出本文的研究内容及主要工作。 介绍了说话人识别的主要方法，重点分析了基于VQ法的说
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