综合实验课程报告--基于DSP的函数信号发生器及数据采集系统课程设计(完整版).docVIP

电子与信息工程学院 综合实验课程报告 课题名称 基于DSP的函数发生器及数据采集系统 专 业 电子信息工程 班 级 07电子（2）班 学生姓名 学 号 指导教师 2010年7月1日 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器；数据采集系统是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。本课程设计介绍方波、三角波、正弦波函数发生器和数据采集的方法。 此次课程设计拟采用DSP实验室的EL-DSP-EXPII教学实验系统中的MCBSP串口控制D/A芯片，发出波形，将输出波形放大再输入给A/D芯片、采集并分析。 总体设计方案介绍 利用MATLAB或者C语言离线计算信号原始数据（根据一定的函数：如通用三角波、方波、正弦波或任意波），将原始数据以头文件的形式或*.dat（16进制）文件读入给DSP，发出波形。将该波形经自制放大器（跟随或放大）电路，再输入给实验箱A/D端子，可以进行数据采集，采集的数据可以存储成文件形式，再次利MATLAB或C语言进行谱分析等。 系统框图 DSP控制模块作用为将读入的波形数据传送给D/A转换器发出波形，并且通过A/D转换器对数据采集，将采集的数据存储成文件的形式。D/A转换器作用是进行数模转换，A/D转换器的作用为进行模数转换。 整个实验采用EL-DSP-EXPII教学实验系统，EL-DSP-EXPII教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该系统采用双CPU设计，实现了DSP的多处理器协调工作。两个DSP通过HPI口并行连接， CPU1可以通过HPI主机接口访问CPU2的存储空间。该系统采用模块化分离式结构，使用灵活方便二次开发。可根据自己的需求选用不同类型的CPU适配板，其公司所有CPU适配板是完全兼容的，用户在不需要改变任何配置情况下，更换CPU适配板即可作TI公司的不同类型的DSP的相关试验。除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量IO扩展，语音CODEC编解码、控制对象、人机接口等单元），可以完成DSP基础实验、算法实验、控制对象实验和编解码通信试验。 EL-DSP-EXPII教学实验系统功能框图 CPU单元 CPU单元包括CPU1、CPU2两块可以更换的 CPU板，用户可根据需要选择不同种 类的CPU板。板上除CPU之外还包括以下单元： 1）CPU模式选择 CPU通常情况下可以根据用户需求工作在不同的模式下，主要用MP/的电平来决定。当MP/为高电平时，DSP工作在微处理器模式，当MP/为低电平时。DSP工作在为计算机方式。在不同模式下存储器映射表有所不同。详细信息请查阅相应的数据手册。 2）电源模块 在CPU板上由于TMS320VC54X数字信号处理器内核采用3.3V和1.8V供电，因此需要将通用的5V转换成3.3V和1.8V。为中央处理器提供内部电源。转换电路如图所示： 3） 电平转换 由于数字信号处理其内部采用3.3V和1.8V供电，而且其输入输出接口电平为3.3V，对于数字量输出而言完全可以和5V电平兼容。但对于数字量输入而言，由于其内部是3.3V，因此不能将中央处理器的输出口直接和外围扩展的5V器件相连，必须加入电平转换期间进行电平转换和信号隔离。典型的就是数据线，必须进行隔离，对于其他的涉及到的输入信号也要进行相应的转换。在CPU板上，U2（LVTH16245）完成了该项功能。 ４） 复位电路以及时钟单元 复位电路主要包括上电复位和硬件手动复位，每次复位要求至少要有8到10个系统时钟。因此要求适当的配置复位电路RC网络。时钟电源主要利用数字信号处理器内部晶振源，并通过外部锁相环控制电路，选择适当倍频倍数，为CPU内部提供系统时钟。 语音处理单元 语音CODEC采用TLC320AD50芯片。该芯片采用sigma-delta技术提供高精度低速信号变换，有两个串行同步变换通道、D/A转换前的差补滤波器和A/D变换后的滤波器。其他部分提供片上时序和控制功能。Sigma-delta结构可以实现高精度低速的数模／模数转换。芯片的各种应用软件配置可以通过串口来编程实现。主要包括：复位、节电模式、通信协议、串行时钟速率、信号采样速率、增益控制和测试模式。最大采样速率22.05kb