引 言
    ADSP-BF531處理器是ADI公司Blackfin系列產(chǎn)品的成員，專為滿足當(dāng)今嵌入式音頻、視頻和通信應(yīng)用的計算要求和低功耗條件而設(shè)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(shè)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(guān)檢測原理
    設(shè)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(guān)函數(shù)為：

  
     式中：Rs(m)為s(k)的自相關(guān)函數(shù)；Rsu(m)為s(k)與u(k)的互相關(guān)函數(shù)；Rus(m)為u(k)與s(k)的互相關(guān)函數(shù)；Ru(m)為u(k)的自相關(guān)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，
    根據(jù)維納一辛欽定理，功率信號的自相關(guān)函數(shù)與其功率譜密度函數(shù)具有傅里葉變換關(guān)系，所以可以用FFT計算自相關(guān)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(guān)函數(shù)的估計值。當(dāng)用FFT計算自相關(guān)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：

對上式進行IFFT就可以得到Rs(m)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)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(shè)計四個部分。其核心是ADSP-BF531芯片，它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)事務(wù)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(shè)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(guān)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(dāng)?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(guān)運算，計算出振動幅度。

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2．2 DSP與A119235的接口設(shè)計     ADSP-BF531處理器提供可直接與并行A／D和D／A轉(zhuǎn)換器、ITU R601／656視頻編碼和解碼器以及其他通用外設(shè)連接的并行接口(PPI)。PPI包括一個專用時鐘引腳，多達3個幀同步引腳和多達16個數(shù)據(jù)引腳。輸入時鐘支持系統(tǒng)時鐘一半的并行數(shù)據(jù)傳輸率。PPI采用DMA方式，可以直接把數(shù)據(jù)存放在SDRAM或者送到內(nèi)核進行處理。它能與12 b A／D采樣芯片AD9235完全兼容，電路接口簡單，A／D芯片和PPI采用同一時鐘來同步數(shù)據(jù)。同時AD9235的數(shù)據(jù)溢出位作為數(shù)據(jù)最高位接到 PPI，在計算過程中，可以通過判斷該位對壞數(shù)據(jù)進行剔出，其電路接口如圖3所示。 [!--empirenews.page--] 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計     氣體濃度檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計包括DSP初始化程序、中斷向量表、應(yīng)用程序(包括響應(yīng)外部中斷程序)、數(shù)據(jù)后處理程序。檢測系統(tǒng)啟動時首先運行內(nèi)部ROM固化的Boot-Loader程序，將存儲在FLASH中的程序代碼加載到DSP內(nèi)部RAM 中。程序首先是初始化系統(tǒng)，通過配置DSP內(nèi)部寄存器，確定DSP具體的工作狀態(tài)，然后是中斷響應(yīng)程序以及數(shù)據(jù)后處理程序。系統(tǒng)程序框圖如圖4所示，自相關(guān)運算在中斷子程序中完成，為方便移植所有程序都采用結(jié)構(gòu)化C語言完成。本檢測系統(tǒng)在工作過程中，對每一頻點采樣4 092點，將每個頻點采樣值進行自相關(guān)運算，恢復(fù)出微弱信號，并計算該頻率傳感器響應(yīng)幅度。前面已經(jīng)證明在DSP內(nèi)進行自相關(guān)運算可以用FFT來實現(xiàn)。     FFT算法中的倒序可以由DSP變址方便實現(xiàn)，整個推導(dǎo)過程由三重循環(huán)構(gòu)成，外層的循環(huán)控制有M級的順次運算(M=log2N)，內(nèi)層的兩個循環(huán)一起控制同一級中各個碟型運算單元，最內(nèi)層的一個循環(huán)控制為同一類型的碟型運算。本程序采用基-2時間碟型運算，碟型運算的計算關(guān)系為：    這里的X(M-1)(k)和X(M-1)(j)分別表示第M-1級中上節(jié)點和下節(jié)點的值，XM(k)和XM(j)分別為第M級中上節(jié)點和下節(jié)點的值，k是j的對偶節(jié)點，依據(jù)上述公式可以實現(xiàn)序列的同址運算。 4 結(jié) 語     實驗證明，基于微氣體傳感器的氣體濃度檢測系統(tǒng)能有效地檢測出傳感器的微弱信號。系統(tǒng)以 Black-fin531為核心，結(jié)合DDS技術(shù)和自相關(guān)檢測方法，硬件設(shè)計簡單可靠，程序采用結(jié)構(gòu)化的C語言，通用性和移植性好，易于DSP實現(xiàn)。系統(tǒng)很好地滿足了氣體濃度檢測的需要，測量精度高，算法簡單，可以用于氫氣等多種氣體的檢測。 欲知詳情，請下載word文檔 下載文檔 來源：現(xiàn)代電子技術(shù) 作者：wangmeng 本站聲明： 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請及時聯(lián)系本站刪除。 換一批 延伸閱讀 [《機電信息》] 基于DSP的電鐵電流信號電壓驟降實驗嘗試 摘要:主要介紹了應(yīng)用DSP的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的硬件電路及軟件開發(fā)工具,對采集來的某電鐵電流信號進行了電能質(zhì)量檢測,并開展了實際實驗嘗試。實驗結(jié)果顯示,實際信號含有大量諧波,但通過應(yīng)用DSP的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)成功檢測到了它... 關(guān)鍵字： 電能質(zhì)量檢測 Matlab仿真 DSP [廠商文章] PD快充 I2S輸入內(nèi)置DSP數(shù)字功放IC組合助推兩節(jié)串聯(lián)鋰電為電源的藍牙音箱性能升級 隨著生活水平的提高，大家都想從生活壓力中釋放出來，越來越多的人向往戶外運動、露營等，在大自然的擁抱中釋放壓力，解放自我，從而成為戶外旅行火熱的原因之一。因此，很多音箱廠商都開始推出針對戶外的戶外藍牙音箱。但是市面上的藍牙... 關(guān)鍵字： PD快充 I2S DSP IC [《機電信息》] DSP在水聲領(lǐng)域中應(yīng)用的研究進展 摘要:數(shù)字信號處理器(DSP,digitalSignalproceSSor)是專門用于某些數(shù)字信號處理任務(wù)的微處理器,一般由集成電路芯片構(gòu)成。當(dāng)前,水聲領(lǐng)域中聲吶探測設(shè)備正逐漸向大運算量、強實時性及小型化等方向發(fā)展,對高... 關(guān)鍵字： 水聲信號處理 DSP 聲吶 [模擬] 什么是DSP開發(fā)板 ？DSP數(shù)字信號處理器 DSP開發(fā)板，就是圍繞DSP的功能進行研發(fā)，推出用于DSP芯片開發(fā)的線路板，并提供原理圖和源代碼給客戶。DSP尤以TI公司的DSP市場占有率最大。 關(guān)鍵字： DSP 開發(fā)板 [智能硬件] 你了解無線模塊的發(fā)展歷史嗎?如何清潔和維護無線模塊? 在這篇文章中，小編將為大家?guī)頍o線模塊的相關(guān)報道。如果你對本文即將要講解的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。 關(guān)鍵字： 無線模塊 自動化 DSP [Kellar] 軟硬件融合打造DJI高性能計算平臺 當(dāng)你在大疆無人機上拍照，跟蹤或者自主飛行時，背后有一堆高性能處理器在為這些應(yīng)用加速，其中就有DSP（Digital Signal Processor）。DSP的軟硬件解決方案為圖像，機器學(xué)習(xí)和飛行控制業(yè)務(wù)提供高性能計算平... 關(guān)鍵字： 嵌入式 DSP 大疆 [美通社全球TMT] Hivestack巢仕達和Yahoo建立全球戰(zhàn)略性程序化DOOH合作伙伴關(guān)系 （全球TMT2022年5月26日訊）Yahoo和全球領(lǐng)先的獨立程序化戶外 (DOOH) 廣告技術(shù)公司Hivestack巢仕達宣布建立全球戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，致力于連接雙方行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)，并為全球范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)程序... 關(guān)鍵字： STACK BSP DSP MT [產(chǎn)業(yè)新聞] 華為推出首個開源云原生AI衛(wèi)星應(yīng)用方案 昇思MindSpore積極賦能 華為開源云原生AI衛(wèi)星應(yīng)用方案亮相KubeCon EU 2022 瓦倫西亞2022年5月20日 /美通社/ -- 5月18日，在云原生領(lǐng)域備受矚目的會議——KubeCon和CloudNativeCon歐洲峰會主論壇中，... 關(guān)鍵字： DSP 華為 衛(wèi)星 開源 [美通社全球TMT] 浪潮云海服務(wù)器虛擬化軟件InCloudSphere位居中國市場國內(nèi)品牌第一 （全球TMT2022年5月16日訊）日前，國際權(quán)威研究機構(gòu)Gartner發(fā)布《市場份額分析：2021年全球軟件行業(yè)市場規(guī)模報告》，報告顯示浪潮云海服務(wù)器虛擬化軟件InCloud Sphere（以下簡稱InCloud S... 關(guān)鍵字： DSP 虛擬化 軟件 AI [產(chǎn)業(yè)新聞] Gartner：浪潮云海服務(wù)器虛擬化軟件InCloudSphere位居中國市場國內(nèi)品牌第一 北京2022年5月13日 /美通社/ -- 日前，國際權(quán)威研究機構(gòu)Gartner發(fā)布《市場份額分析：2021年全球軟件行業(yè)市場規(guī)模報告》，報告顯示浪潮云海服務(wù)器虛擬化軟件InCloud Sphere（以下簡稱I... 關(guān)鍵字： DSP 虛擬化 軟件 GARTNER [產(chǎn)業(yè)新聞] Hivestack宣布與Xandr建立全球程序化數(shù)字戶外(DOOH)廣告聯(lián)盟 Xandr Invest 的廣告主通過該聯(lián)盟，能夠在 Hivestack 供應(yīng)方平臺 (SSP) 上于世界各地以程序化的方式購買數(shù)字戶外 (DOOH) 庫存 加拿大蒙特利爾2022年5月4日 /美通社/ -- ... 關(guān)鍵字： STACK AN BSP DSP [美通社全球TMT] Hivestack與Xandr建立全球程序化數(shù)字戶外廣告聯(lián)盟 （全球TMT2022年5月4日訊）獨立程序化數(shù)字戶外 (DOOH) 廣告技術(shù)公司?Hivestack（巢仕達）宣布與?Xandr（以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)助力全球優(yōu)質(zhì)廣告交易市場的技術(shù)平臺）建立全球戰(zhàn)略合作。 Xan... 關(guān)鍵字： STACK AN DSP 集成 [智能硬件] 換個角度解析DSP芯片，DSP硬件設(shè)計注意事項介紹 今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)鞤SP芯片、DSP硬件設(shè)計注意事項的有關(guān)報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對DSP具備清晰的認(rèn)識，主要內(nèi)容如下。 關(guān)鍵字： DSP芯片 芯片 DSP [智能硬件] DSP芯片在生物醫(yī)藥方面有何應(yīng)用?DSP系統(tǒng)有何特點? 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