基于DSP的虚拟测试系统平台研究与实现

论文摘要

虚拟仪器是20世纪80年代发展起来的一种先进的虚拟测试技术,它的出现彻底改变了传统测量仪器测试观念,开辟了测量测试技术的新纪元。随着数字处理技术和各种数字处理芯片(DSP)的飞速发展,构建以DSP芯片为核心的信号检测及处理平台代替传统测量仪器中的硬件电路可以简化对测量数据的计算和分析,提高测量精度,扩展测量范围和领域,使人机交互变得更为灵活和容易。基于这种目的本课题以DSP芯片TMS320VC5402为核心,配合外部电路搭建一个信号采集、处理与显示驱动的硬件电路,根据显示结果要求利用DSP对信号进行运算处理产生适合液晶显示器显示的数据,初步构成了一个较完整的具有虚拟测量概念的测试系统。该系统硬件部分主要包括数据采集模块、DSP核心模块、外围辅助电路模块、HPI模块和液晶显示器接口模块等。系统软件部分包括DSP算法及处理程序、与单片机通信程序、HPI引导程序和液晶驱动程序等。该系统主要完成对实时模拟信号进行采集存储、FFT分析计算、曲线点阵数据产生等,并可在液晶显示器上直观显示信号曲线。本课题设计的硬件测试平台,将其嵌入到相关仪器中,随着各种应用算法的开发即可组建适合各种测量参数和环境的虚拟测试系统,为进一步研究开发DSP技术对常规实验仪器的改进创新奠定了基础、积累了经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 一 绪论
• （一） 虚拟仪器概述
• 1.传统硬件化仪器
• 2.虚拟仪器的概念和特征
• 3.虚拟仪器的优点
• （二） 虚拟仪器的使用现状及发展趋势
• （三） 本论文研究的内容和意义
• 二 基于DSP的虚拟测试系统硬件平台
• （一） DSP核心模块
• 1.DSP芯片TMS320VC5402
• 2.电平转换芯片TPS767D318
• 3.电平转换芯片LVTH16245A
• （二） DSP外部扩展电路
• 1.系统时序控制信号产生
• 2.外围存储单元
• 3.A/D及信号预处理单元
• 4.系统输出显示单元
• （三） DSP系统液晶显示原理及电路组成
• 1.液晶模块LCD12864-3
• 2.VC5402与C2051串行通信及液晶模块接口电路
• （四）DSP与PC机的HPI接口通信电路及HPI引导
• 1.C5402的HPI口
• 2.C5402的HPI口与打印机并口连接
• 3.C5402的HPI引导方式
• 三 FFT算法的DSP实现原理
• （一） 512点实数FFT运算的实现
• 1.实现输入数据的位倒序
• 2.256点复数FFT运算
• 3.分离奇数部分和偶数部分
• 4.数据输出
• 5.功率谱计算
• （二） FFT实现的几个关键问题
• 1.采样点数的选取
• 2.存储单元问题
• 3.溢出保护（归一化）
• 四 系统软件设计
• （一） 单片机对液晶显示控制
• 1.刷新频率的确定
• 2.曲线描点算法
• 3.单片机控制液晶显示程序
• （二） DSP与单片机通信软件设计
• 1.DSP与单片机间串行通信程序设计
• 2.单片机数据接收程序
• （三） AD程序设计
• （四） 基于并口的虚拟示波器的设计
• 五 结论与展望
• 参考文献
• 部分源程序代码
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录