数字信号处理器的研究与设计

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摘要：随着科学技术的飞速发展，芯片制造技术的水平也在不断的提高，这对供电模块也提出了更为严格的要求。本文对芯片选型和功能介绍，详细描述了电路设计的过程，以供参考。

关键词：高性能；数字信号；研究

1、芯片选型和功能介绍

为了让该系统在条件比较恶劣的条件下仍然能够保持良好的通信功能，选择通信模块就显得十分重要，经过实践证明，HAC-UM系列的一款微功率无线数据传输模块能够适应复杂的条件,其功率为10mW，电源是3.3到5.5V之间,该通信模块的体积为46毫米*27毫米*10毫米,视距在500米之内都可以保证可靠传输,通过其透明的数据接口,可以与许多不一样的用户协议相适应。能通过分析，将空气介质中原本存在或是最新产生的虚假数据自动过滤掉,因此能够对较长数据帧进行传输。通过直接接驳PC机或是单片机的串口,数据收发转换就能够自动完成，只需要向接口发出或是手机数据就可以了。

2、电路设计

2.1ARM嵌入式系统

在投入成本相对较低的情况下，为了使系统得到较大幅度的提高，主控端就应该使用ARM嵌入式系统。这种系统使用的处理器价格在100到200元之间,使用免费的ARM-linux操作系统,在加上不收取费用的工程专用绘图软件包QWT，这样就能够用非常低的成本来成功构建一个拥有强大功能的处理主控数据的中心。若还需要对视频数据进行处理,还可以使用拥有更为强大多媒体处理功能的ARM10处理器的xScale系列芯片,它的成本仅仅是在200到300元之间。

2.2传感器

在装配传感器时应该按照系统实际的应用来进行。比如说:对中心医院病房中每一个病人的心电图进行检测时，就应该使用心电传感器；对公路上所有公共照明设备进行监控时,就应该使用监控路灯的传感器；针对某公司会议厅内的投票系统,就要将传感器全部改成参加会议的人员进行投票的按键。

2.351单片机

在远端没有工作人员看守的情况下，这时对传感器信号进行收集时就必须要用到S系列的51单片机，其对通信模块的控制是依据协议和主控端通信进行的。为了让系统的外观更加小巧轻便，使用价格是数元贴片进行封装的AT89S51型号的单片机,这样一来能够使印制电路板的面积大为减小，使投入成本大大降低。除此之外，51单片机依靠其较为强大的在线下载功能能够使系统可扩展性得到大幅度的提高。

3、软件的设计

3.1整体软件的设计

3.1.1通信过程及原理无线采集系统使用的通信模块是半双工通信，其载波频率是固定的，所以在采用的时候利用分复用的方式实现点对多点通信是最好的，也就是各个从机占用一些不同时间片来实现与主控机之间的通信。实现分配好的时间片的方式要配以精确的同步系统，因此本文设计的系统使用的是论询式的通信手段，也就是主控端依据实际的需要对各个从机进行查询，当从机接收到主控端的询问信号之后，在限制的时间段之内完成应答就可以和主机进行通信，若是主机在该时间段内没有收到来自从机的应答，就判断从机处于忙碌的状态，这时候就依次对一个从机进行询问。3.1.2ID编号为了使从机能对各个查询包作出准确的应答,主机的查询包中都会有各个从机相应的ID编号,当从机接收到查询包之后，会对该ID号进行检查,若是与从机自身的ID相符就会作出应答,如果不符就不会作出应答。

3.2ARM嵌入式系统的软件设计

3.2.1对通信模块和各从机之间的通信进行控制

在无线采集系统设定等待的限制时间以及时间间隔之后,无线采集系统就会根据设定好的时间间隔来向各个串口发送查询包。并且每个查询包最少由3部分组成，也即是控制交互信息、主控端ID以及待查从机ID三部分。在查询包发送之后,将定时器的开关打开,若是在超过定时期之前接收到串口数据,那么无线采集系统就会认为接收到的数据是所查询的从机返回的,若是在限定时间内没有接收到数据,那么系统就会向下一个从机发出带有ID的查询包。

3.2.2灵活的管理各个从机

在实际的应用过程中,从机数量并不是一成不变的，其存在着动态变化。比如:中心医院住院部对病房内病人心率的检测；某运动会体育馆内对不同运动员身体各项指标的监控等。因此要对各个从机进行灵活的管理,一般情况下，系统可以使用注册与注销的手段来对从机的接入与撤出进行灵活的管理。为了实现上述内容,程序可以维护一个对从机ID进行轮询的链表,若是该系统内的链表不是空白,就会轮询所有存在的从机,若是上层用到注册从机函数,链表中就会新增加一个节点,若是上层用到注销从机函数,链表中就会减少一个节点。部分比较复杂的应用,可采取在该链表节点中注入信息的方式。

3.351单片机软件的设计

当单片机接收到串口数据时首相要对其进行判断，如果该数据不是主控机对单片机的查询包,就要返回到采集数据的状态下,当确认ID匹配就能够传输数据,在此之前单片机也可以判断该数据是否有必要传输,若是无传输数据的必要,从机单片机则能无任何反应,在超出限制时间之后，主控机就会下一个从机进行查询。在实际设计系统的过程中,还需要考虑到从机传输数据的过程中模拟电路是否收到无线通信模块的干扰，若受到干扰，可根据电路和检测环境的不同，采取不同的解决办法。

4、仿真分析

通过仿真分析可以得知，在设计过程中所使用的电源转换可以拥有非常高的转换效率，与此同时因为输入抖动从而造成的影响也属于正常的范围之内，其电声的指标优良，全机效率高，运行比较稳定。再加上外围的电容滤波之后，输出的电压纹波效果会得到更好的改进。因为所使用的软件无法针对电次序给出较为直观的仿真效果，但是还能够借助两个电源芯片启动时间的差别进行控制，这样也可以取得较好的效果。

作者:邱洪亮 单位:91515部队

参考文献：

[1]赵云鹏;基于ADμC812的工频电量网络仪表设计[D];天津科技大学;2013年

[2]毕爱波;基于TCP/IP协议的嵌入式Internet技术的研究与应用[D];中国海洋大学;2013年