一种基于ADSP-21160平台的实时非均匀谱分析系统研究

论文摘要

评价纱线质量优劣的一种方法是检测纱线中是否存在周期性的不均匀——称为“疵点”,为了检测出纱线上是否存在疵点以及疵点出现的规律,需要从频域来分析和研究纱线质量的变异情况,我们需要一种仪器来测量和估计纱线不均匀变化的功率谱——波谱分析仪,它的频率在0.167到259.2这样一个较长的范围上分布。上个世纪40年代,瑞士USTER公司提出了一个模拟系统结构,它由54个模拟滤波器和相应的积分求和电路组成,其主要功能就是用信号幅度平方的积分来近似各个频段中信号的功率谱值。但这些模拟滤波器体积大,参数要求高,实现和调试都很困难,而且受温度变化影响较大。 随着DSP性能的迅速提高和成本价格的大幅度下降,DSP的应用范围不断扩大,成为当前产量和销售量增长最快的电子产品之一。DSP应用几乎遍及整个电子领域。作者通过调研和分析,决定采用DSP来进行纱线质量变异的分析。 本文介绍了一种基于ADSP-21160平台的实时非均匀谱分析系统,用数字方法来逼近USTER模型,将宽带信号划分成不同的信道进行功率谱估计,利用DSP强大的数据吞吐能力和重复运算能力提高谱分析精度和处理速度,用CPLD和FIFO提高数据传输效率和可靠性。并使用VisualDSP++对系统进行了仿真和测试,结果与理论相符。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 织物质量检测的发展历程
• 1.2 DSP的发展和分类
• 1.3 本文的工作和结构
• 第二章 纱线疵点检测原理
• 2.1 谱估计基本原理
• 2.2 纱线不均匀度分析的信号处理
• 2.3 纱线不均匀度分析的模拟方法
• 2.4 纱线不均匀度分析的数字方法
• 第三章 基于ADSP21160的非均匀数字谱分析系统结构
• 3.1 系统方案
• 3.1.1 采样速率的确定
• 3.1.2 滤波器设计
• 3.2 方案的MATLAB仿真
• 第四章 系统实现
• 4.1 ADSP21160芯片简介
• 4.1.1 ADSP-21160结构概述
• 4.1.2 存储器
• 4.1.3 超长指令字和SIMD
• 4.2 实时非均匀谱分析系统的两种实现方案
• 4.2.1 方案1：串行方
• 4.2.2 方案2：并行方案
• 4.2.3 两种方案的比较
• 4.3 系统实现
• 4.3.1 数据输入
• 4.3.2 工作时序
• 4.3.3 DSP加载
• 4.4 FIR滤波器实现
• 4.4.1 滤波器实现方案选择
• 4.4.2 超长指令字下的滤波器时域实现
• 4.4.3 滤波器柜结构的非均匀谱分析流程
• 第五章 DSP测试及结果分析
• 5.1 软件的调试环境
• 5.2 DSP仿真
• 5.2.1 单频正弦信号
• 5.2.2 多个单频正弦信号混合仿真
• 5.2.3 单频正弦信号和宽带信号
• 5.3 滤波器增益补偿
• 结论
• 参考文献
• 致谢