數字信號處理器的研究與設計論文

　　摘要：隨著科學技術的飛速發展，芯片制造技術的水平也在不斷的提高，這對供電模塊也提出了更為嚴格的要求。本文對芯片選型和功能介紹，詳細描述了電路設計的過程，以供參考。

　　關鍵詞：高性能；數字信號；研究

　　1、芯片選型和功能介紹

　　為了讓該系統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，經過實踐證明，HAC-UM系列的一款微功率無線數據傳輸模塊能夠適應復雜的條件,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米之內都可以保證可靠傳輸,通過其透明的數據接口,可以與許多不一樣的用戶協議相適應。能通過分析，將空氣介質中原本存在或是最新產生的虛假數據自動過濾掉,因此能夠對較長數據幀進行傳輸。通過直接接駁PC機或是單片機的串口,數據收發轉換就能夠自動完成，只需要向接口發出或是手機數據就可以了。

　　2、電路設計

　　2.1ARM嵌入式系統

　　在投入成本相對較低的情況下，為了使系統得到較大幅度的提高，主控端就應該使用ARM嵌入式系統。這種系統使用的處理器價格在100到200元之間,使用免費的ARM-linux操作系統,在加上不收取費用的工程專用繪圖軟件包QWT，這樣就能夠用非常低的成本來成功構建一個擁有強大功能的處理主控數據的中心。若還需要對視頻數據進行處理,還可以使用擁有更為強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

　　在裝配傳感器時應該按照系統實際的應用來進行。比如說:對中心醫院病房中每一個病人的心電圖進行檢測時，就應該使用心電傳感器；對公路上所有公共照明設備進行監控時,就應該使用監控路燈的傳感器；針對某公司會議廳內的投票系統,就要將傳感器全部改成參加會議的人員進行投票的按鍵。

　　2.351單片機

　　在遠端沒有工作人員看守的情況下，這時對傳感器信號進行收集時就必須要用到S系列的51單片機，其對通信模塊的控制是依據協議和主控端通信進行的。為了讓系統的外觀更加小巧輕便，使用價格是數元貼片進行封裝的AT89S51型號的單片機,這樣一來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單片機依靠其較為強大的在線下載功能能夠使系統可擴展性得到大幅度的提高。

　　3、軟件的設計

　　3.1整體軟件的設計

　　3.1.1通信過程及原理無線采集系統使用的通信模塊是半雙工通信，其載波頻率是固定的，所以在采用的時候利用分復用的方式實現點對多點通信是最好的，也就是各個從機占用一些不同時間片來實現與主控機之間的通信。實現分配好的時間片的方式要配以精確的同步系統，因此本文設計的系統使用的是論詢式的通信手段，也就是主控端依據實際的需要對各個從機進行查詢，當從機接收到主控端的詢問信號之后，在限制的時間段之內完成應答就可以和主機進行通信，若是主機在該時間段內沒有收到來自從機的應答，就判斷從機處于忙碌的狀態，這時候就依次對一個從機進行詢問。3.1.2ID編號為了使從機能對各個查詢包作出準確的應答,主機的查詢包中都會有各個從機相應的ID編號,當從機接收到查詢包之后，會對該ID號進行檢查,若是與從機自身的ID相符就會作出應答,如果不符就不會作出應答。

　　3.2ARM嵌入式系統的軟件設計

　　3.2.1對通信模塊和各從機之間的通信進行控制

　　在無線采集系統設定等待的限制時間以及時間間隔之后,無線采集系統就會根據設定好的時間間隔來向各個串口發送查詢包。并且每個查詢包最少由3部分組成，也即是控制交互信息、主控端ID以及待查從機ID三部分。在查詢包發送之后,將定時器的開關打開,若是在超過定時期之前接收到串口數據,那么無線采集系統就會認為接收到的數據是所查詢的從機返回的,若是在限定時間內沒有接收到數據,那么系統就會向下一個從機發出帶有ID的查詢包。

　　3.2.2靈活的管理各個從機

　　在實際的應用過程中,從機數量并不是一成不變的，其存在著動態變化。比如:中心醫院住院部對病房內病人心率的檢測；某運動會體育館內對不同運動員身體各項指標的監控等。因此要對各個從機進行靈活的管理,一般情況下，系統可以使用注冊與注銷的手段來對從機的接入與撤出進行靈活的管理。為了實現上述內容,程序可以維護一個對從機ID進行輪詢的鏈表,若是該系統內的鏈表不是空白,就會輪詢所有存在的從機,若是上層用到注冊從機函數,鏈表中就會新增加一個節點,若是上層用到注銷從機函數,鏈表中就會減少一個節點。部分比較復雜的應用,可采取在該鏈表節點中注入信息的方式。

　　3.351單片機軟件的設計

　　當單片機接收到串口數據時首相要對其進行判斷，如果該數據不是主控機對單片機的查詢包,就要返回到采集數據的狀態下,當確認ID匹配就能夠傳輸數據,在此之前單片機也可以判斷該數據是否有必要傳輸,若是無傳輸數據的必要,從機單片機則能無任何反應,在超出限制時間之后，主控機就會下一個從機進行查詢。在實際設計系統的過程中,還需要考慮到從機傳輸數據的過程中模擬電路是否收到無線通信模塊的干擾，若受到干擾，可根據電路和檢測環境的不同，采取不同的解決辦法。

　　4、仿真分析

　　通過仿真分析可以得知，在設計過程中所使用的電源轉換可以擁有非常高的轉換效率，與此同時因為輸入抖動從而造成的影響也屬于正常的范圍之內，其電聲的指標優良，全機效率高，運行比較穩定。再加上外圍的電容濾波之后，輸出的電壓紋波效果會得到更好的改進。因為所使用的軟件無法針對電次序給出較為直觀的仿真效果，但是還能夠借助兩個電源芯片啟動時間的差別進行控制，這樣也可以取得較好的效果。

　　參考文獻：

　　[1]趙云鵬;基于ADμC812的工頻電量網絡儀表設計[D];天津科技大學;2013年

　　[2]畢愛波;基于TCP/IP協議的嵌入式Internet技術的研究與應用[D];中國海洋大學;2013年

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