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數(shù)字信號(hào)處理器的研究與設(shè)計(jì)論文
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片制造技術(shù)的水平也在不斷的提高，這對(duì)供電模塊也提出了更為嚴(yán)格的要求。本文對(duì)芯片選型和功能介紹，詳細(xì)描述了電路設(shè)計(jì)的過(guò)程，以供參考。
關(guān)鍵詞：高性能；數(shù)字信號(hào)；研究
1、芯片選型和功能介紹
為了讓該系統(tǒng)在條件比較惡劣的條件下仍然能夠保持良好的通信功能，選擇通信模塊就顯得十分重要，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，HAC-UM系列的一款微功率無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊能夠適應(yīng)復(fù)雜的條件,其功率為10mW，電源是3.3到5.5V之間,該通信模塊的體積為46毫米*27毫米*10毫米,視距在500米之內(nèi)都可以保證可靠傳輸,通過(guò)其透明的數(shù)據(jù)接口,可以與許多不一樣的用戶協(xié)議相適應(yīng)。能通過(guò)分析，將空氣介質(zhì)中原本存在或是最新產(chǎn)生的虛假數(shù)據(jù)自動(dòng)過(guò)濾掉,因此能夠?qū)^長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行傳輸。通過(guò)直接接駁PC機(jī)或是單片機(jī)的串口,數(shù)據(jù)收發(fā)轉(zhuǎn)換就能夠自動(dòng)完成，只需要向接口發(fā)出或是手機(jī)數(shù)據(jù)就可以了。
2、電路設(shè)計(jì)
2.1ARM嵌入式系統(tǒng)
在投入成本相對(duì)較低的情況下，為了使系統(tǒng)得到較大幅度的提高，主控端就應(yīng)該使用ARM嵌入式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)使用的處理器價(jià)格在100到200元之間,使用免費(fèi)的ARM-linux操作系統(tǒng),在加上不收取費(fèi)用的工程專(zhuān)用繪圖軟件包QWT，這樣就能夠用非常低的成本來(lái)成功構(gòu)建一個(gè)擁有強(qiáng)大功能的處理主控?cái)?shù)據(jù)的中心。若還需要對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,還可以使用擁有更為強(qiáng)大多媒體處理功能的ARM10處理器的xScale系列芯片,它的成本僅僅是在200到300元之間。
2.2傳感器
在裝配傳感器時(shí)應(yīng)該按照系統(tǒng)實(shí)際的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行。比如說(shuō):對(duì)中心醫(yī)院病房中每一個(gè)病人的心電圖進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，就應(yīng)該使用心電傳感器；對(duì)公路上所有公共照明設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控時(shí),就應(yīng)該使用監(jiān)控路燈的傳感器；針對(duì)某公司會(huì)議廳內(nèi)的投票系統(tǒng),就要將傳感器全部改成參加會(huì)議的人員進(jìn)行投票的按鍵。
2.351單片機(jī)
在遠(yuǎn)端沒(méi)有工作人員看守的情況下，這時(shí)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行收集時(shí)就必須要用到S系列的51單片機(jī)，其對(duì)通信模塊的控制是依據(jù)協(xié)議和主控端通信進(jìn)行的。為了讓系統(tǒng)的外觀更加小巧輕便，使用價(jià)格是數(shù)元貼片進(jìn)行封裝的AT89S51型號(hào)的單片機(jī),這樣一來(lái)能夠使印制電路板的面積大為減小，使投入成本大大降低。除此之外，51單片機(jī)依靠其較為強(qiáng)大的在線下載功能能夠使系統(tǒng)可擴(kuò)展性得到大幅度的提高。
3、軟件的設(shè)計(jì)
3.1整體軟件的設(shè)計(jì)
3.1.1通信過(guò)程及原理無(wú)線采集系統(tǒng)使用的通信模塊是半雙工通信，其載波頻率是固定的，所以在采用的時(shí)候利用分復(fù)用的方式實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信是最好的，也就是各個(gè)從機(jī)占用一些不同時(shí)間片來(lái)實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間的通信。實(shí)現(xiàn)分配好的時(shí)間片的方式要配以精確的同步系統(tǒng)，因此本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使用的是論詢式的通信手段，也就是主控端依據(jù)實(shí)際的需要對(duì)各個(gè)從機(jī)進(jìn)行查詢，當(dāng)從機(jī)接收到主控端的詢問(wèn)信號(hào)之后，在限制的時(shí)間段之內(nèi)完成應(yīng)答就可以和主機(jī)進(jìn)行通信，若是主機(jī)在該時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自從機(jī)的應(yīng)答，就判斷從機(jī)處于忙碌的狀態(tài)，這時(shí)候就依次對(duì)一個(gè)從機(jī)進(jìn)行詢問(wèn)。3.1.2ID編號(hào)為了使從機(jī)能對(duì)各個(gè)查詢包作出準(zhǔn)確的應(yīng)答,主機(jī)的查詢包中都會(huì)有各個(gè)從機(jī)相應(yīng)的ID編號(hào),當(dāng)從機(jī)接收到查詢包之后，會(huì)對(duì)該ID號(hào)進(jìn)行檢查,若是與從機(jī)自身的ID相符就會(huì)作出應(yīng)答,如果不符就不會(huì)作出應(yīng)答。
3.2ARM嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3.2.1對(duì)通信模塊和各從機(jī)之間的通信進(jìn)行控制
在無(wú)線采集系統(tǒng)設(shè)定等待的限制時(shí)間以及時(shí)間間隔之后,無(wú)線采集系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)設(shè)定好的時(shí)間間隔來(lái)向各個(gè)串口發(fā)送查詢包。并且每個(gè)查詢包最少由3部分組成，也即是控制交互信息、主控端ID以及待查從機(jī)ID三部分。在查詢包發(fā)送之后,將定時(shí)器的開(kāi)關(guān)打開(kāi),若是在超過(guò)定時(shí)期之前接收到串口數(shù)據(jù),那么無(wú)線采集系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為接收到的數(shù)據(jù)是所查詢的從機(jī)返回的,若是在限定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到數(shù)據(jù),那么系統(tǒng)就會(huì)向下一個(gè)從機(jī)發(fā)出帶有ID的查詢包。
3.2.2靈活的管理各個(gè)從機(jī)
在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,從機(jī)數(shù)量并不是一成不變的，其存在著動(dòng)態(tài)變化。比如:中心醫(yī)院住院部對(duì)病房?jī)?nèi)病人心率的檢測(cè)；某運(yùn)動(dòng)會(huì)體育館內(nèi)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)員身體各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)控等。因此要對(duì)各個(gè)從機(jī)進(jìn)行靈活的管理,一般情況下，系統(tǒng)可以使用注冊(cè)與注銷(xiāo)的手段來(lái)對(duì)從機(jī)的接入與撤出進(jìn)行靈活的管理。為了實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容,程序可以維護(hù)一個(gè)對(duì)從機(jī)ID進(jìn)行輪詢的鏈表,若是該系統(tǒng)內(nèi)的鏈表不是空白,就會(huì)輪詢所有存在的從機(jī),若是上層用到注冊(cè)從機(jī)函數(shù),鏈表中就會(huì)新增加一個(gè)節(jié)點(diǎn),若是上層用到注銷(xiāo)從機(jī)函數(shù),鏈表中就會(huì)減少一個(gè)節(jié)點(diǎn)。部分比較復(fù)雜的應(yīng)用,可采取在該鏈表節(jié)點(diǎn)中注入信息的方式。
3.351單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)
當(dāng)單片機(jī)接收到串口數(shù)據(jù)時(shí)首相要對(duì)其進(jìn)行判斷，如果該數(shù)據(jù)不是主控機(jī)對(duì)單片機(jī)的查詢包,就要返回到采集數(shù)據(jù)的狀態(tài)下,當(dāng)確認(rèn)ID匹配就能夠傳輸數(shù)據(jù),在此之前單片機(jī)也可以判斷該數(shù)據(jù)是否有必要傳輸,若是無(wú)傳輸數(shù)據(jù)的必要,從機(jī)單片機(jī)則能無(wú)任何反應(yīng),在超出限制時(shí)間之后，主控機(jī)就會(huì)下一個(gè)從機(jī)進(jìn)行查詢。在實(shí)際設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過(guò)程中,還需要考慮到從機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中模擬電路是否收到無(wú)線通信模塊的干擾，若受到干擾，可根據(jù)電路和檢測(cè)環(huán)境的不同，采取不同的解決辦法。
4、仿真分析
通過(guò)仿真分析可以得知，在設(shè)計(jì)過(guò)程中所使用的電源轉(zhuǎn)換可以擁有非常高的轉(zhuǎn)換效率，與此同時(shí)因?yàn)檩斎攵秳?dòng)從而造成的影響也屬于正常的范圍之內(nèi)，其電聲的指標(biāo)優(yōu)良，全機(jī)效率高，運(yùn)行比較穩(wěn)定。再加上外圍的電容濾波之后，輸出的電壓紋波效果會(huì)得到更好的改進(jìn)。因?yàn)樗褂玫能浖䶮o(wú)法針對(duì)電次序給出較為直觀的仿真效果，但是還能夠借助兩個(gè)電源芯片啟動(dòng)時(shí)間的差別進(jìn)行控制，這樣也可以取得較好的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙云鵬;基于ADμC812的工頻電量網(wǎng)絡(luò)儀表設(shè)計(jì)[D];天津科技大學(xué);2013年
[2]畢愛(ài)波;基于TCP/IP協(xié)議的嵌入式Internet技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年
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