基于TMS320F2812的声信号采集滤波系统设计
基于TMS320F2812截止频率为2kHz低通滤波的设计与实现
截止频率为2KHz的低通滤波器设计实现滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。
对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
滤波器主要参数如下：中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的中心频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽（BWxdB）：（下图）指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。
f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。
通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。
分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
数字滤波器按频率特性划分为低通、高通、带通、带阻、全通等类型，根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为无限冲激响应( IIR) 滤波器和有限冲激响应滤( FIR) 波器。
有限长单位冲击响应( FIR) 数字滤波器可以做成具有严格的线性相位，同时又具有任意的幅度特性。
此外，FIR 滤波器的单位抽样响应是有限长的，因而滤波器一定是稳定的，只要经过一定的延时，任何非因果有限长序列都能变成因果有限长序列，因而总是能用因果系统实现。
MATLAB 在数字信号处理方面的应用功能。
目前FIR滤波器的实现方法大致可分为三种：利用单片通用数字滤波器集成电路、DSP器件或者可编程逻辑器件实现。
基于TMS320F2812的数据采集监测系统设计
能， 不仅 要求 Ｃ Ｕ 的处 理速 度快 ， Ｐ 而且 对 Ａ／ 的转 Ｄ 换 速度 和精 度也 有一定 的要求 。随 着数字 信 号处理
基 于 Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８ ２的 数 据 采 集 监 测 系 统 设 计 Ｍ ３０ ２ １
郭 涛 张英祥 陈 峰 ，
，
（ ．中北 大 学 电 子测 试技 术 国 家重 点 实 验 室 ， 原 １ 太
０ ０ ５ ， ． 国兵 器 工 业 第 二 一 四研 究 所 ， 徽 ３０１２ 中 安
ｌｍｉａ ｉ ｆ ｄ ｔ ａ ｑ ｓｔｏ ｓ ｓ ｅ ’Ｓ ｏ ｕ ｉ ｔ ｔｏｎ ｏｒ ａ ａ ｃ ｕｉｉｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｖ ｌ ｍｅ，ｐ ｏｗｅ ｃ ｓ ｒ ｏｎ ｕｍｐ ｉ ｎ ｎｄ ｅ ｉｂｉｉｙ，ａ ｅ ｌｔｍｅ ａ ａ ｔｏ ａ ｒ ｌａ ｌｔ ｒ ａ —ｉ ｄ ｔ ａ ｑ ｓｔｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｃ ｕｉｉｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ＴＭ ￥３ ０ ８ １ ｈｉ ｓ ｄ ｓｇｎ ｄ，ｗｈｉｈ ｃ ｕｌ ａ ｒ ｔｒ ａ — ｉ ｃ ｉｉ ２ Ｆ２ ｃ ｐ ｗａ ｅ ｉ ｅ ２ ｃ ｏ ｄ ｃ ｒ ｙ ｏｕ ｅ ｌｔｍｅ ａ ｑｕ ｒｎｇ ａ ｄ ｅ ｏｒ ｉ ｆ ｒ ｎａｏｇ ｉ ｎａ ｓ ｕｔ ｕｔ ｒ ｍ ｐ ｗｅ ｓ ｓ ｅ ．Ｄｅ ｃ ｉ ｔｏ ｗａ ｍａ ｆｏｍ ｈ ｒ ｎ ｒ ｃ ｄ ｎｇ ｏ ａ ｌ ｓｇ ｌ ｏ ｐ ｆ ｏ ｏ ｒ ｙ ｔｍ ｓ ｒｐ ｉ ｎ ｓ ｄｅ ｒ ａ ｄｗａ ｅ ｏ ｒ ｔ ｓ ｔ ｒ ｓ ｃ ｓ，ｎ ｒ ｄｕ ｉ ｓｍ ａｎｌ ｄｅｏｎ ｄｅ ｉ ｎ ｏ ａ ｄｗａ ｅ Ｔｈｅｓ ｓ ｅ ｉ ｔ ｍ ａ ｌｉ ｏｌ ｏｆｗａ ｅ ａ ｐｅ ｔ ｉ ｔ ｏ ｃｏｎ ｗａ ｉ ｙ ｍａ ｓ ｇ ｆｈ ｒ ｒ． ｙ ｔ ｍ ｓ ｗｉｈ ｓ ｌ ｎ ｖ ｕｍｅ，
基于TMS320F2812的声信号采集滤波系统设计
Ｃｏ ｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｄ Ｉ ｆ ｍａｔ ｎ Ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｎｉａ ｉ ｎ ａｎ ｎ ｏｒ ｉ ｏ ｅｓ ｉ ｇ ｏ
《 自动化 技术与应用 》２ ０ Ｏ ８年第 ２７卷第 １ ２期
基于 Ｔ ３ Ｆ １ Ｓ ０ ２的声信号采集滤波系统设计 Ｍ ２ ２ ８
ｏ ｉ ｓ ｓ ｍ ｍｐｅ ｎｅ ｙａ１一ｉＡＤＣ（ ａｏ ｇｔｌ ｎ ｅｔｒ ｗｈｃ ｓ ｎｅ ｒｔｄｏ ｅＴ ｆ ｈｓ ｙｔ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔｄｂ ｂｔ ｔ ｅ ｓ ２ Ａｎ ｌｇｔ Ｄｉｉ ｖ ｒ ） ｉｈｉ ｉｔｇａｅ ｎｔ ＭＳ ２ Ｆ ８ ｏ ａ Ｃｏ ｅ ｈ ３０ ２ １ ２
过 Ｊ ＡＧ口烧写入 ＴＭＳ ２ Ｆ ８ ２内部 Ｆ ａｈ使之可 以 Ｔ ３０ ２ １ ｌｓ
独 立 运行 。
本设 计通过 声音信号 的采 集 、调 理 、放 大 、采用 ＤＳＰ 滤波算法系统 的实现相 应功能… ， １ 实现步骤如下所示 ， 即 先通 过硬 件 电路 采集信 号 并做相 应 的数 据范 围和 格 式 的调 整 ， 然后 通过 在线仿真 验证 算法 实现效 果 ， 最终通
Ｓ ｕ ｄ Ｓｉｎ ｌ ｑ ｉｉ ｎａ ｄ Ｆｌ ｒ ｇ ｏ ｎ ｇ ａ Ａｃ ｕｓｔ ｎ ｉ ｉ ｉ ｏ ｔ ｎ ｅ Ｂａ ｅ ｎＴ ｓ ｄ ｏ ＭＳ３ ０ ２ １ ２ Ｆ ８ ２
ＷＡＮＧ ｎ － ａ ｇ Ｗ ＡＮＧ ａ ｇ ＹＵ ｕ ＬＶ ｎ －ｈａ Ｈｏ ｇ ｌ ｎ ， ｉ Ｙｎ， Ｊ ｎ， Ｙｏ ｇ ｃ ｏ
Ｍｅ ｓｒｍｅ ｔＮｏｔ ｉｅｓ ｙｏ ｈｎ ） ｃ ｏ ｌ ｆ ｌｃ ｏ ｉｓ ｎ ｍｐ ｔｒ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏｔ ａｕｅ ｎ （ ｒ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｉａ； ｈ ｏ ｅｔ ｎｃ ｄＣｏ ｕｅ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｒ ｈ ｔ Ｃ Ｓ ｏＥ ｒ ａ Ｓ ｈ
基于TMS320F2812和USB的数据采集系统的设计
维普资讯
・７ ・ ２
机 械 工 程 与 自 动 化
２０ ０ ７年 第 ２ 期
存 储器 、４ ｂ的 引导 ＲＯ 、数 学运 算 表 以及 ２ ｂ的 ｋ Ｍ ｋ
命 令 交换 。
ห้องสมุดไป่ตู้
换 和 ２路 同时采样 ／ 持 器 ， 保 构成 １ ６个模 拟输 入通 道 ， 模 拟通 道的切 换 由硬件 自动 控制 ，并将 各模 拟通 道 的 转换 结 果顺序 存 入 １ ６个 结果 寄存 器 中 。ＡＤ Ｃ模块 功
能框 图见 图 ２ 。
另外 ，在 实际 电路设计 过 程 中 ，为 了获得 更高精
多级 流 水线 操 作 和专 用 的 Ｄ Ｐ指令 等方 法 使 其 获 得 Ｓ
了高速 并行 处理 能力 ，能 够实 时地完 成复 杂 的控制 算 法 ，所 以 ，ＤＳ Ｐ已成 为高 性能 处理 器 的首选 器件 。高 速 总线可 以采 用 Ｉ Ａ、Ｐ Ｉ Ｓ Ｃ 、ＵＳ Ｂ等 总线 技 术 ，由于 ＵＳ Ｂ总线 具有 安装 方便 、高 带宽 、易 扩展 等优 点 ，已 经逐 渐成 为计 算机 接 口的 主流 。
ＯＴＰ ＯＭ ， 而大 大改善 了其 应用 灵活性 。 片上有 Ｒ 从 芯
一
Ｃ Ｃ６ ０ １使 用 Ｆ ８ ２的 Ｚ ｎ ０空 间 ，采 用 Ｙ７ ８ ０ ２１ ｏｅ
Ｃ Ｃ６ ０ １的异 步读 写 方 式 完成 二 者 之 间 的数 据 和 Ｙ７ ８ ０
个１ ２位 Ａ／ Ｄ转换 器 ，其 前端 为 ２个 ８选 １ 路切 多
态并 对其 进行运 行 监测 和故 障识别 ，而 如何 及 时 、准 确地 获得 数控机 床 的这些 状态 信息 并将 这些 信息 及 时
基于TMS320F2812的信号处理系统的设计
信 号 电压 的 幅度 调 节 到 ０～３Ｖ范 围 内 ； 外 Ｒ Ｍ 选 片 Ａ 用 ＩＳ ＳＩ公 司 的 Ｉ６Ｌ ５２６ 芯 片 作 数 据 缓 冲 ； Ｓ １Ｖ １１ Ｔ Ｓ ２Ｆ ８２ 输 入 的信 号进 行 采 集 、 理 ， 将 其 Ｍ ３０ ２ １ 对 处 并 处理 结果 通 过 Ｒ ２２总 线 接 口与 Ｐ Ｓ３ ｃ进 行数 据 通 信 ， 通过 串 口调试工具 实 时监 测发 送 和接 收数 据 ； Ｄ Ａ Ｃ模
关 键 词 ： Ｓ ； Ｃ ；采 集 ； 息 处 理 ＤＰ ＳＩ 信
中图法分类号 ： ６ １８ ３ Ｐ ３ ， ＋
文献标识码 ： Ｂ
文章编 号：１０ ．１４２ １ ）６０ ６ ．２ ０４９３ （０ ００ ．０ ９０
０ 引ห้องสมุดไป่ตู้言
随着现代 科学 技 术 的发 展 和 计算 机 技术 的普 及 ，
系统结构框 图。
道值就 会 被保 存 到 相 应 的结 果 寄 存 器 （ ｅｕｔｅ０－ Ｒ ｓｌ ｇ－ Ｒ Ｒ ｓｈ ｅ ｌ） ｅｕ Ｒ ｇ５ 中去 。其 Ａ Ｃ模块框 图如 图 ２所示 ［ｌ Ｄ １ 。 本 系统 采 用这 款 Ｄ Ｐ的 片上 Ａ Ｃ模块 对待 处理 的信 Ｓ Ｄ 号进行 模数转 换 。该模 块有 ｌ ６个通道 ， 单通道 转换 的 最小的转换时间是 ８ ｓ 因此 ， Ｓ ０ｎ ， Ｄ Ｐ的最大采样速率
石 ２１ 年 ００
・
油
仪
器
・６ ・ ９
第 ２卷 ４
第 ６期
ＰＴ Ｅ ＲＯＬＥ ＵＭ ＮＳ ＲＵ Ｉ Ｔ ＭＥＮ Ｓ Ｔ
计算机 与通讯 技术 ・
基于 Ｔ Ｓ２ Ｆ ８２的信号处理 系统的设计 Ｍ ３０ ２ １
毕业设计---基于TMS320F2812的频谱分析仪设计
毕业设计（论文）题目基于TMS320F2812的频谱分析仪设计专业电子信息科学与技术学生姓名班级学号B****** B********指导教师指导单位通信与信息工程学院日期：2011年11月7日至2012年6月15日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日摘要随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。
但是在教学实践过程中,由于频谱分析仪价格昂贵,不能直观地给学生展示信号的频谱,从而使教学效果受到影响。
所以这个时候一个简单的频谱分析仪就显得很是简单实用，可以很直观地观察信号频谱以及对信号的各项参数的观测。
可以为数字信号处理的教学实践带来更多的帮助。
在本论文中采用TI的32位数字信号处理芯片TMS320F2812作为信号采集和处理的核心，通过片上自带的12位模数转换模块进行数据采集。
采集后的数据存储在片内存储器中。
数字处理部分主要是进行快速傅立叶变换的分析。
再通过片内数模转换单元转换为模拟信号输出。
全文介绍了DSP原理， TI公司TMS320系列F2812芯片资源，以及TMS320的软件集成开发环境(CCS)。
对频谱分析的实现作了细致的描述和分析．对数字信号处理中最经典的应用——快速傅立叶变换(FFT)运算，在定点DSP芯片上的实现做了分析和研究。
关键词：TMS320F2812；DSP；频谱分析；FF TABSTRACTNowadays, computer technique and micro electronic technique have developed rapidly. Spectrum analysis which is based on digital signal processing has been put into use in every field. Because of high cost of spectrum analyzer, it can not intuitively show frequency spectrum for students in practice of teaching. This may influence the teaching effect. At this time, a simple spectrum analyzer will be practical. It may intuitively observe signal frequency spectrum and parameters. It will better help teaching practice in digital signal processing.This article uses the 32-bit digital signal processing chip---- TMS320F2812 of TI to be the core of signal acquisition and signal processing. It processes data acquisition with its included 12 conversion module. The collected data are stored in internal storage. The part of digital handing is mainly to make analysis of fast Fourier transform and then transfer into analog output with analog-to-digital conversion unit.The full text introduces DSP theory, F2812 chip resource of TMS320 series in TI Company and CCS. It makes a detailed description of spectrum analysis. FFT operation is the most classical application in digital signal processing. This article also researches and analyzes the enforcement of FFT in DSP chip.Key words：TMS320F2812；DSP；spectrum analyzer；FFT目录第一章绪论................................................. - 1 -1.1论文背景......................................................... - 1 -1.2 FFT简介......................................................... - 1 -1.3 论文工作介绍.................................................... - 1 - 第二章 DSP原理............................................. - 3 -2.1 DSP简介......................................................... - 3 -2.1.1 DSP应用系统介绍.......................................... - 3 -2.2 DSP芯片的基本结构............................................... - 5 -2.2.1哈佛结构................................................... - 5 -2.2.3流水线..................................................... - 5 -2.2.3专用的硬件乘法器........................................... - 6 -2.2.4特殊的DSP指令............................................. - 6 -2.2.5快速的指令周期............................................. - 6 -2.3 TMS320C2000概述................................................. - 7 -2.4 DSP芯片的选择................................................... - 7 -2．5 小结.......................................................... - 8 - 第三章. F2812板及其开发环境CCS .............................. - 9 -3.1 F2812结构....................................................... - 9 -3.1.1 F2812硬件结构............................................. - 9 -3.1.2 F2812功能模块............................................ - 12 -3.1.3 F2812系统配置............................................ - 13 -3.1.4 中央处理单元（CPU）....................................... - 15 -3.2 CCS概述以及配置................................................ - 17 -3.2.1 CCS概述.................................................. - 17 -3.2.2 CCS的配置................................................ - 17 -3.3软件开发流程及代码生成工具...................................... - 19 -3.3.1软件开发流程.............................................. - 19 -3.3.2代码生成工具介绍.......................................... - 20 -3．4小结........................................................... - 20 - 第四章频谱分析原理及其DSP实现............................. - 22 -4.1 A/D转换模块................................................... - 22 -4.1.1 AD转换器的主要技术指标................................... - 23 -4.1.2 模数转换模块的主要特点.................................... - 23 -4.1.3 自动转换排序器的操作原理.................................. - 24 -4.1.4 ADC时钟的预定标......................................... - 26 -4.1.5 A/D转换F2812的实现...................................... - 27 -4.2 抗混叠滤波模块................................................. - 28 -4.3 FFT变换模块.................................................... - 31 -4.3.1 FFT基本原理.............................................. - 31 -4.3.2 FFT的定点DSP实现........................................ - 32 -4.3.3FFT运行结果................................................... - 34 -4.4 频谱分析仪..................................................... - 35 -4.5小结............................................................ - 35 - 结束语...................................................... - 37 - 致谢........................................................ - 38 - 参考文献.................................................... - 39 - 附录........................................................ - 40 -南京邮电大学2012届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1论文背景随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。
基于TMS320F2812的数据采集系统的设计
０ 引 言
石油 属 于不可 再 生 资 源 ， 着科 学技 术 和世 界 随
金 投资 多 、 术高 度密 集等 特点 ， 技 因此发 展石 油测 井
事业 ， 必须加强对ｉ井技术的研究 ， 受 ４ 利用现代化 的高
新科 学技 术 ， 开拓石 油 测井行 业 的新 领 域 ， 技术人 为 员 提供更 丰 富 、 准 确 的测 井 信 息 Ｊ 更 。本 文介 绍 了
一
经济 的迅速发展 ， 石油资源在世界经济 当中发挥 的 战略 地位 愈加 突 出 ， 日益 成 为 国 民经 着 我 国经济 持续 高 速发 展 ， 对 石油资源 的需求量也 随之 不断增加 ， 是 国 内产油 量 但 却 难 以满 足 由于 经 济高 速 发 展 而 带来 的原 油 需 求 。 在 这种形势 之下 国家科技部 已经将“ 先进测 井技术 与
（ 西安工业大学 电子信息工程学 院 ，西 安 ７ ０３ ） １０ ２
摘 要 ：为 了满足油田实际生产 的要 求，全 面掌握 油井 内部 的参数 变化 情况，提 出了一种基 于
Ｔ Ｓ２ Ｆ ８２的数据 采 集 系统 的设计 方案 。该 设 计 方案 使 用 了 Ｄ Ｐ丰 富 的 片 内外设 ，构 建 了数 Ｍ ３０ ２ １ Ｓ
２ １ 年第８ ０１ 期
中图分 类号 ：Ｐ １ Ｔ３ １ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ９— ５ ２ ２ １ ）８— ０ ３— ４ １０ ２ ５ （０ １ ０ ０ １ ０
基 于 Ｔ ３ ０ ２ ＭＳ ２ Ｆ ８ １ ２的数 据 采 集 系统 的设 计
陈超 波 ，何 宁 ，袁 晓伟
ｐ ｏ ｐ ｃ ｓ ｒ ｓ ｅ ｔ．
Ｋｅ ｒ ｓ Ｔ ３ ０ ２ ｙ ｗｏ ｄ ： ＭＳ ２ Ｆ ８ ２；Ｕ Ｂ ． １ Ｓ ２ ０；Ｆ Ｒ ｄ ｇｔ ｌ ｌ ｒ ａａ ａ ｑ ｉ ｔ ｎ ｓ ｓ ｍ Ｉ ｉ ｉ ｔ ；ｄ ｔ ｃ ｕ ｓ ｉ ｙ ｔ ａ ｆ ｅ ｉ ｉｏ ｅ
基于TMS320F2812的解析信号采集系统
关 键 词： 解析信号 ； 信号采集 ；离散 希 尔伯 特变换 ； ＭＳ２ Ｆ ８ ２ Ｔ ３ ０ ２ １ 中图法分类号 ： Ｐ １ Ｔ３１ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号 ： ０４９ ３ （０ ０ ０ —０７０ １０ ．１４ ２ １ ）５０ ８ —３
０ 引 言
信 号采集 是数 字 信 号处 理 的第 一 步 ， 技 术 广 泛 该
ｉ： ｔ 张 龙 ， ，９ ０ 男 １８ 年生， 工程师 ，０４年毕业于西安石油大学测控技术 与仪器专业 ， 前 在中油测井长庆事业部仪修 中心 主要从 事 ２０ 目
声 波仪器维修工作。邮编 ：１２ ０ ７ ０ ０
石
・
特变换 的单 位脉 冲响应 ｈ（ 进 行卷 积 得 到 ， （ ） ｎ） 如 １ 式
所示［： ２ ］
种解析 信号 采集 方法 ， 用 Ｔ 利 Ｉ的数字 信号 处 理器
（ｓ ）Ｍｓ２ Ｆ ８２ 为核 心 器件 首 先 对实 际 中的信 Ｄ Ｐ Ｔ ３０ ２ １ 作 号进行采集 ， 然后通过计 算得到与该 实信 号对应 的解析 信号 ， 这样可 以直 接对该 解析信 号进行实 时处理 。该方
息， 有一半 的频 谱是 冗 余 的。如 果 将 实信 号 变 换 为解
析 信号 ， 可将实 信号 的复频 率叠 加到正 频率 上 ， 以提 高
信 噪 比、 进许 多信 号 处 理操 作 的性 能 。本 文 介绍 一 改
到与之对应的正交信号． 凡 ， 这两个信号就可以组 ７ ）由 ． （ 成解析信号 ｚ凡 ＝ （ ） 驴（ ） 原始信号ｆ ｎ 的 （ ） ｎ ＋ ／ 。 ＂ ｔ （） 离散希尔伯特变换 尹ｎ 可以通过ｆ ／ 与离散希尔伯 （） （， ／ ）
号正频率 成分 的 ２倍 ， 这样 的关 系利 于强 噪声 下 对 信 号频率成 分 的分 析 。实 际 中不 能产 生 解 析 信 号 ， 由 但
基于TMS320F2812的电缆在线故障定位数据采集系统
缆在线故障定位的高速数据采集 系统． 系统利用 Ｔ ３ ０ ２ １ 在线运算速度快、 该 ＭＳ ２Ｆ ８２ 采样频率
高和 芯片 集成度 高等优 势 ， 系统 软硬 件进 行 了设计 和 开发 ， 对 实现 了对 电缆故 障信 号的数 据采
集、 ／ Ａ Ｄ转换 、 液晶显示和数据 串 行通讯等功能． 系统测试表 明， 系统软硬件设计正确 ， 该 能够
满足 现 场 实时测 量 的要 求． 关键 词 ： 电缆 故 障 ；Ｔ ３ ０ ２ １ ；数据 采 集 Ｍ￥ ２ Ｆ ８ ２
中图分 类号 ： Ｍ２ ７ Ｔ ４
文 献标识 码 ： Ａ
０ 引言
随着电网规模 的不断扩大， 电缆故障的发生也越来越频繁． 但是 ， 目前为止 ， 到 国内外较成熟的电缆故 障测距方法大都基 于离线状态 ， 电缆在线故障测距仍缺少有效的方法． 其主要原 因是 由于电缆在线故障运
行时所产生的行波信号所携带的故障信息频率很高［ ， １ 通常在几十 ｋ 以上 ， ］ Ｈｚ 同时存在噪声等干扰因素．
常规的单 片机数据采集系统由于采样频率低 、 运算速度慢 、 不适合作复杂运算往往达不到现场实时测量的 要求． 因此 ， 本文设计 了一种基于 Ｔ ３ ０ ２ １ 的电缆在线故 障定位数据采集系统， 系统具有运算 速 ＭＳ ２Ｆ ８ ２ 该 度快 、 采样频率高等优点 ， 能够满足电缆在线故障定位 的需要 ， 从而在不需要断电的情况下排除电缆故 障
降低了功耗； 工作主频为 １０ＭＨ ， ５ ｚ单周期指令执行时 间为 ６ ６ ．７
Ｉ； １ 内部 自带 的 Ｒ ８ ＡＭ 为 １ ８ｋ字 ， 可 外扩 １０６ｋ字 的空 间 ； 有 并 ５ 具
图 ２ 系统 的整体 结构
１ 通 道 １ 位 Ａ／ 转换 器 ； 两个 独立 的 Ｅ ６ ２ Ｄ 有 ＶＡ、 ＶＢ事件 管理 器 ； Ｅ 具有 独 立 的 串 行 通 讯 接 口 Ｓ 、 ＣＩ串行 外 围接 口 Ｓ Ｉ ． 合 考 虑 Ｐ 等 综 ＴＭＳ ２Ｆ ８２的优 点 及 电缆 故 障 暂 态 ３０ ２ １
基于TMS320F2812的数据采集和处理的系统设计
Ｍｉｉｒ ｆ ｄ ｃｔ ｎ Ｔ ｙ ａ ３ ０ １Ｃ ｉａ ｈ ０ｓＩｓｔｔ ｏ ｔｅ ｉｔ ｃｄｍｙＣ Ｉ ， ｈ ｏ １０６Ｃ ｉａ ｎ ｔ ｏ Ｅ ｕａ ｏ ， ￣ ｕｎ０ ０５ ｈ ； Ｔ ｅ６ １ ｔ ｅ ｆｈ ｘｈＡ ａｅ ，ＡＳＣ Ｈｕｈ ｔ ０７ ｈｎ） ｓｙ ｉ ｎ２ ｔｎ ｉ ｕ Ｓ ０
１ 系统的总体设计
本 系 统 采 用 Ｔ 的 ３ 位 定 点 数 字 信 号 处 理 芯 片 Ｉ ２ Ｔ ３０ ２ １ 作 为 信号 采 集和 处理 的核心 ，充 分利 用 ＭＳ ２Ｆ ８２
Ｔ ３ ０ ２ １ 片 内部 的 ｌ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２芯 ２位 的 Ａ Ｄ模 块 对 数 据 进 ／
的主要 因素 ，数 据采集 系统各器件 的定 时关 系是严格 的 ， 以确保 系统精度 ，ＤＳ Ｐ中的定 时 电路和逻 辑控制 电路按
照各个器 件的工 作次序产 生时序信 号和依据 时序信 号产 生逻 辑控 制 信号 。Ｔ ３ ０２ １ 芯 片 中集 中了 一个 伪 ＭＳ ２Ｆ ８２ 双ｌ ２位 ＡＤ转 换器模块 ， ／ 系统通过 事件管理器 （ Ｖ Ｅ Ａ） 的捕 获单元 （ Ａ ） Ｃ Ｐ 来捕 获 ＡＤ转 换的启动信 号 。 ／
出了新 的要 求 。在很 多控制 系统 中 ， 求数据 采集模 要
块能够对多个信号通道进行实时，高速的数据采集与高
精 度 的数 据 预 处 理 。数 字信 号 处理 器 （ Ｓ ） 出现 和 Ｄ Ｐ的 广泛 使用 ， 好地满足 了数据 采集系统 对于核 心处理器 很
的要 求 。无论从 实时处 理外 部事 件 （ 中断 ，Ｉ 的能力 ， ／ Ｏ） 还是 对于数据 运算 的速 度和精度 来看 ，数字信号 处理器 都有 非常 大的优 势 。
基于TMS320F2812数字滤波器的设计方法
数据 （ 作 数 ） 乘 的结 果 。此 外 ，ＭＳ ２Ｆ ８２片 操 相 Ｔ ３０ ２ １
内拥 有 高达 １ ８ １ ２ Ｋｘ ６位 的 ｎＡＳ Ｈ程 序存 储 器 ， 可
以满 足大 多数情 况下程 序存储 的需 要 。
通常 ， 设计一 个基 于 Ｔ ３ ０ ２ １ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２的数 字滤 波 器 是繁琐 的 ， 我们 利 用 １ 公 司提供 的 ｆｔ ｌ ｒｒ 但 ｒ Ｉ ｉｅ ｉ ａｙ ｌ ｒｂ
２ Ｔ ３０ ２ １ Ｍ￥ ２ Ｆ ８ ２的基本 特点
Ｔ ３０２ １ Ｍｓ ２ Ｆ ８ ２是美国德州 仪器公 司 啊 最新研 制 的一代 ３ ２位定 点数字信号 处理器（Ｓ ） 片， Ｄ Ｐ芯 主 要面 向逆变器控 制、电机控制等 自动控制 领域 ， 可 以很方便地实现诸如 Ａ Ｄ采样 、ＷＭ输 出、非屏蔽 Ｐ 中断 、 脉冲测量等功能 而且 ， 由于拥有工作频率达 １０ ｚ ３ ５ ＭＨ 的 ２位 Ｄ Ｐ内核处理器 ， 以高效可靠地 Ｓ 可 实现诸如 自适 应控 制 、 卡尔曼滤 波和状态控制等 先 进控制技术 。因此 ，Ｍ ３ ０ ２ Ｘ系列 Ｄ Ｐ越来越 Ｔ ￥ ２Ｆ８ Ｓ 成为 自动控制领域 的首选控制芯 片。
阵 运算 、信 号 处 理 和 图 形 显 示 于 一 体 。 利 用 ＭＡ Ｌ Ｂ的强 大运算功能 ，辅助设计 Ｄ Ｐ应 用程 ＴＡ Ｓ 序 ，将大 大缩减程 序的开 发时间 ：本文研究 了在 Ｔ ｓ２Ｆ ８２ ｓ Ｍ ３ Ｏ ２ ｌＤ Ｐ实验 系统 中利用 ＭＡ Ｌｔ Ｔ￣ Ｂ连 接 Ｃ Ｓ的 功 能 ，以 ＦＲ 滤波 器 为 例 ，设 计 了基 于 Ｃ １ ＭＡ Ｌ Ｂ环境的 Ｄ Ｐ数字滤波。 ＴＡ Ｓ
为递 归结构 ，对定点处理器的有限字 长更加 敏感 ， 会产生更多 的舍人噪声 ， 易出现 振荡。但对于一个 给定 的响应 ， Ｈ 相比较 。 与 Ｒ 对存 储空 间的要求少
基于TMS320F2812的有源电力滤波器
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号 控制 I G B T 变 流 器 ； 变流 器 产 生 指 定 的 补偿 电流 对 电 网 电流 进 行补 偿 D S P 是 整 个 数 字控 制 系 统 的 核 心 本 文选用 T I 公 司 的 D S P 芯 片 型 号为
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本 文 采 用 预 测 电流 跟 踪 控制 法 是 种 数字化 P W M 控 制 方法 其 基 本 思 路是在 开 关 周期 的 起始 处 对 指令 电流信号与补偿 电 流 信 号 比 较 的 误 差 信号 进 行 采 样 根据误 差 信 号 的 正 负确 定 逆 变 器 开 关 器 件 的 通 断 并 分 别 实时 检 测 计算指令 电 流信 号 和 补 偿 电流信 号 的 变化 率 计 算 在恒 定 的 开 关 周 期 情 况 下 滞 环 宽 度 及 P W M 占空 比 由此 产 生 固 定 频率 的 P W M 信 号 I“ 预 测 电流 跟 踪 控 制 法 主 要 是在 定时 中 断 服 务 程 序 中 实现 当每 次 开 关 周 期 一 定 时时 间到 时 进 入 中断 服 务 子 程 序 首 先 判 断 采 样误 差 △ i 的 正 负确 定 开 关 模式 并输 出 采 用预测 公式
基于TMS320F2812的数据采集及FFT设计
基于TMS320F2812的数据采集及FFT设计摘要数据采集与处理是计算机应用的一门关键技术，主要研究信息数据的采集、存储和处理。
数据采集与处理技术在工业控制系统中应用广泛。
离散傅立叶变换是将离散信号分解为幅值分量和频率分量，是数字信号处理领域的工具之一，但是由于其计算量太大，应用受到限制。
快速傅立叶变换的出现，使得DFT在实际应用中得到了广泛的应用。
由于多数DSP芯片都能在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法，而且提供专门的指令，使得FFT算法在DSP芯片上实现的速度更快。
本文中主要采用TI的32位定点数字信号处理芯片TMS320F2812作为信号采集和处理的核心，通过片上的12位模数转换模块进行数据采集，对采集到的数据进行信号处理。
本文给出了数据采集系统硬件的外围调理电路。
在介绍了DSP原理，TMS320F2812芯片资源，以及TMS320的软件集成开发环境(CCS)的基础上，对数据采集模块、采样原理及在TMS320F2812上的FFT实现作了细致的描述和分析。
关键词：数据采集；数字信号处理器；模数转换器；FFTIDesign of Data Acquisition System and FFTBased on TMS320F2812AbstraetData acquisition and processing become an important technology of computer application, which mainly studys the collection,storage and processing of information data.Technique of data acquisition and processing is widelyapplied in industry control system. Discrete Fourier Transform is one of the main tools in digital signal processing field. But because of its large computational complexity,its application is limited.Afterward,with the appearance of Fast Fourier Transform,DFT is widely used in practical application.Because most chips of DSP can complete a multiplication and an addition in an instruction period,and they can provide the specialized instruction of FFT,it accelerates the speed of the FFT algotithm working on the chip of DSP.This paper takes the 32 bits fixed-point digital signal processing processor TMS320F2812 of Texa Instrument Company as the core of signal acquisition and processing system.The data acquisition is completed by the 12 bits A/D convertor of TMS320F2812.and then do the signal processing on collected data.This dissertation points out the periphery circuit of data acquisition systemBased on the introductions of DSP principle,chip resources of TMS320F2812 and Code Composer Studio(CCS)of TMS320,the dissertation describes and analyses the acquisition module and sampling theory of data and the achievement of Fast Fourier Transform on TMS320F2812 in great detail.Keywords : data collection；digital signal processor；A/D converter；FFT； II目录引言 ........................................................................... ....................................................... 1 第1章绪论 ........................................................................... ............................................... 2 1.1研究现状 ........................................................................... ................................................... 2 1.2方案比较 ............................................................................................................................ 2 1.3 FFT简介 ........................................................................... ................................................. 3 第2章系统总体方案设计 ........................................................................... ....................... 4 2.1系统框图 ........................................................................... ................................................. 4 2.2系统工作原理 ........................................................................... ......................................... 4 2.3 小结 ........................................................................... ......................................................... 4 第3章系统硬件设计实现 ........................................................................... ....................... 5 3.1 基于TMS320F2812的数据采集设计 ........................................................................... .... 5 3.2 TMS320F2812功能模块应用 ........................................................................... .................. 6 3.3 DSP硬件平台设计 ........................................................................... .. (8)3.3.1 复位电路设计 ........................................................................... ............................... 8 3.3.2 时钟电路设计 ........................................................................... ............................... 9 3.3.3 JTAG接口电路设计 ........................................................................... ...................... 9 3.3.4 系统RAM的外扩设计 ........................................................................... .............. 10 3.4 TMS320F2812A/D模块概述 ........................................................................... ................. 10 3.5 调理电路设计 ........................................................................... ......................................... 12 3.6 小结 ........................................................................... ......................................................... 13 第4章TMS320F2812的FFT研究及仿真 .................................................................... 14 4.1 数据采集的程序设计 ........................................................................................................ 14 4.2 FFT的基本原理 ........................................................................... . (15)4.2.1 DFT的基本原理 ........................................................................... .......................... 15 4.2.2 频率抽取FFT(DIF) ..................................................................... .......................... 16 4.3 FFT在TMS320F2812上的实现 ........................................................................... ........... 16 4.4 小结 ........................................................................... (19)结论与展望 ........................................................................... ................................................... 20 致谢 ........................................................................... ....................................................... 21 参考文献 ........................................................................... ....................................................... 22 附录A 系统原理图 ........................................................................... ................................... 24 附录B 引用的外文文献及其译文 ........................................................................... ........... 26 附录C 主要参考文献的题录及摘要 ........................................................................... ....... 30 附录D 总源程序清单 ........................................................................... . (32)III插图清单图2-1 数据采集示意图 ........................................................................... ................................ 4 图3-1 典型结构的数据采集系统框图 ................................................................................... 5 图3-2 TMS320F2812芯片引脚图 ........................................................................... .............. 7 图3-3 上电复位电路图 ........................................................................... ................................ 8 图3-4 时钟电路图 ........................................................................... ........................................ 9 图3-5 JTAG接口原理图 ........................................................................... ............................. 9 图3-6 SRAM接口图 ........................................................................... ................................. 10 图3-7 ADC模块功能图 ........................................................................... ............................ 11 图3-8 调理电路图 ........................................................................... ...................................... 13 图4-1 主程序流程图 ........................................................................... .................................. 14 图4-2 WN的对称性和周期性示意图 ........................................................................... ....... 15 图4-3 系统软件仿真采集信号波形图 ........................................................................... ...... 18 图4-4 FFT仿真图 ........................................................................... .. (19)IV引言随着数字信号处理理论和计算机的不断发展，现代工业生产和科学技术研究都需要借助于数字处理方法。
基于TMS320F2812的有源电力滤波器设计
１ 总体 结构设计
１ １ 有 源 电 力滤 波器 系统 组成 ． 有 源 电力 滤波 器 （ ｃ ｖ ｏ ｅ ｉｅ， Ｐ ） Ａ ｔ ｅＰ ｗ框 图如 图 １所 示 。其 基 本 原 理 是 ： 过 对 负 通 载 电流 的检 测 ， 取 出其 中 的谐 波 分 量 作 为 系 统 提 的指 令 电流 值 ； 再通 过 一定 的控制 算法 ， 动态调 整
赵 敏 （ ９ ７ ） １８ 一 ，
女 ， 士 研究 生 ， 硕 研
力滤波 器的设计 ， 加上外 围电路构成 了一个简单 的有 源 电力 滤波 器补偿 装置 。给出 了
各个 主要部分 的硬件 电路设 计 ， 主要 电路的软件流程设计 ， 并对该 系统进行 了试验 。试
验结果 及分析验证 了该装 置在改善 电能质 量上 的可行性 。
ｃ ｐ，ａ ｌ ｏ ｒｐ ｒ ｌｃ ｒｕｉｓ ｔ ｏ ｍ ｉ ｐ ｅ ＡＰＦ ｃ ｍｐｅ ｓ ｔｏ ｖ ｃ ． Ｔｈ ｉｃ ｉ ｆｅ ｃ ｈｉ ｎｄ ｐｕｓ ｓ ｍｅ ｐｅ ｉｈｅ ａ ｉｃ ｔ ｏ ｆ ｒ ａ ｓｍ ｌ ｏ ｎ ａ ｉｎ ｄｅ ｉ ｅ ｅ ｃ ｒ ｕｔｏ ａ ｈ ｍａｉ ａ ｔ ｎ ｐ ｒ ａ ｈ ｏｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ｏ ａｎ ｃｒ ｕ ｔｗｅｅ ｇ ｖ ｎ Ｔｈｅ ｒ ｌｔｖ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｓｄｏ ． Ｔｈｅｆｎ ｌｔ ｓ ｎｄ ｔ ｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｐｒ ｃ ｓ ｆｍ ｉ ｉｃ ｉ ｒ ｉ ｅ ． ｅａ ｉｅ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ｗａ ｎｅ ａ ｅ ｔ ｉ ｒ ｓ ｌｓ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｖ ｃ ａ ｍｐｒｖ ｌｃｒｃ ｌｅ ｒ ｙ ｑ ａ ｉｙ ｅ ｕ ｔ ｎ ｎ ｌ ｓｓｓ ｏ ｔ ａ ｈｅ ｄｅ ｉ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｅ ｅｅ ｔｉ ａ ｎｅ ｇ ｕ ｌｔ ．
基于TMS320F2812的双机信息处理系统设计
一
６一 ０
《 国外 电子元器件》０ ６ ２ ０ 年第 ８矛 Ｔ ３ ０ ２ １ ＭＳ ２ Ｆ ８２的双机 信 息处 理 系统设计
周 鹏 ，邵左 文 ，张 玉猛 ，贾 伟
（ 台大学 光 电信息学院 ，山东 烟 台 ２ ４ ０ ） 烟 ６０ ５
入／ 出和接 口突发 信 号 时．引起 系统 不稳定从 而 造成数 据 丢 失这一 缺 陷 ．提 高 了系统 的稳 定性 。 输
Ｔ ３ ０ ２ １一 Ｓ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２ Ｄ Ｐ双机 平 台可作 为嵌入 式 系统硬 件 平 台 ． 一 步 开发各 种 应 用软件 ， 进 其应 用可拓 展 到 光学 网络 、 汽车控 制 、 生物测 定 学等新 兴应 用领 域 。
ｉ ａ ａ ｌ ｓ ． Ｔ ｅ ｄ ｕ ｌ － Ｐ ｐ ａ ｏ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｐ ａ ｏ ｏ ｆ ｒ ｎ ｄ ｔ ｏ ｓ ｈ ｏ ｂ ｅ ＤＳ ｌ ｔ ｒ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ａ ａ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｄ ｒ ｌ ｔ ｒ ｔ ｕ — ｆｍ ｓ ｆ ｍ ｔ ｅ ｎ ａ ｇ ｅ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｆ ｌ ｓｓ ｃ ｐ ｉ ａ ｅ ｗ ｒ ｉ ｇ ａ ｔ — ｏ ｔ ｌ ｂ ｏ ｄ ｃｎ ｎ ｏ ｏ ． ｈ ｒｅ ｌ ｅ ｎ ｗ ａ ｐ ｉ ｔ ｅ ｄ ｕ ｈ ａ ｏ ｔ ｌ ｔ ｏ ｋ ｎ ， ｕ ｏ ｃ ｎ ｏ ， ｉ ｍｅ ｉｉ ｅ ａ ｄ ｓ ｎ ｒ ｃ ｏ ｉ ｓ ｃ ｎ ｒ
关
键
词 ：数 字信号 处理 器（Ｓ ） Ｔ ３０ ２ １ ； 双机 平 台 ； 信 息处理 Ｄ Ｐ； Ｍ￥２ Ｆ ８２
文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：ｏ ６ ６ ７ （ｏ ６ ０ ～ ０ ｏ ０ １０ — ９７２ ０ ）８０ ６． ６
基于TMS320F2812的FIR数字滤波器设计
ＦＲ Ｉ 滤波器是非递 归结构， 它能提供 理想的线性相位响应， 从 而在整个 频带上 获得常数群 时延， 正是零失真信 号处理 这
所 需要 的， 而且， Ｉ相 比较， 与ＩＲ 它可 以采 用十分简单 的算法来
发。 然而ｃ 语言编程本 身固有 的灵活性及其较强 的可移植性极 大的促进 了ＤＰ Ｓ 的开发速度，ｃ 语言是一种用于数值计算 的高
性能语言， 数值 分析、矩阵运算 、图形 显示于一体 。利用ｃ 集
语言的高效性及其灵活性 的运算 功能， 辅助 设计Ｄ Ｐ Ｓ 应用程序 ，
将大大缩减程序 的开发时 间。由于Ｃ Ｓ Ｃ 集成可视化代码编辑界 面，可以直接编写ｃ ｃ ／ ＋＋、汇编、头文件 以及ｃ 文件 ，集 如 成了代码生成工具 ，包括汇编器 、ｃ 编译器 、ｃ ＋＋编译器和
个时域离散系统的频率特性可以表示为：
】 ＝ Ｐ） Ｐ） ， ） （ （ （ Ｐ
【 收稿 日期 】２０ — ７ ０ ０７ ０— ４
（ ）
【 作者简介】 许春梅 （ ９９ ，女， １７一） 河南商丘人， 河南理工大学计算机系通信教研室； 孙江峰 （９０ ，男， １８一） 河南偃师人，
中。
链 接器 。本文研 究了在Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８ ２ Ｓ 实验系统中利用Ｃ Ｓ Ｍ ３ ０ ２ １Ｄ Ｐ Ｃ 的
可编写 、编译、链接ｃ 言功 能， Ｉ 滤波器为例 ，设计 了基 语 以Ｆ Ｒ
于Ｔ Ｓ ２Ｆ ８ ２ Ｓ 实验系统的数字 滤波器 。 Ｍ ３ ０２ １Ｄ Ｐ
（ ）数字 滤 波器原 理 二
基于TMS320F2812振动信号采集系统的设计与开发
中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｇ ６ ５
第 ９期
２ ０ １ ３年 ９月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｄｕ ｌ ａ ｒ Ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ Ｔｏ ｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｍ ａ ｎ ｕｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｉ ｑｕｅ
ＮＯ． ９
Ｓ ｅ ｐ． ２ ０ ２ ２ ６ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９— ０ ０ ８ ５—０ ３
基于 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２振动信号采集 系统 的设计 与开发 术
武振 昕 ， 敖银辉 ， 曹 斌
（ 广 东工 业大 学 机 电工程 学 院 ， 广州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
摘要 ： 文章 对机械 振 动信 号采 集 的方 法进 行 了研 究 ， 提 出 了一种 基 于 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２振 动 信 号采 集 系 统 的设 计 与开发 方 案 。该 系统是 一 种 快速 、 实时性 高、 稳 定 高效 的 振 动信 号采 集 系统 。 它采 用 Ｄ Ｓ Ｐ 芯片 Ｔ Ｍ ￥ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２实现 对振 动信 号 实时采 集处理 ， 文章 主要 包括 该 系统 的 组 成 与结 构 、 振 动信 号调 理 电路 的设 计 、 控制 参数 的设 置 和 实现 Ａ ／ Ｄ采 样 的程 序 流 程 等 ， 通 过 串 口将数 据 传 到 上 位 机 ， 由上
基于TMS320F2812数据采集系统的设计
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性 作 某 种 近 似 的 基 础 上 的 。 些 近 似 的 方 法 有 窗 这 函数 法 、 率 抽 样 法 及 最 佳 一 致 逼 近 法 。文 中用 频 的是 窗 函 数 法 。
与结果验 证 。
图４ ＦＩ 滤 波 器 的 频 谱 Ｒ
０．０４ ０．０５ ０． ０ ０． ８８ ０ ８ ０ ９ ０ ７２ ００ ０． ０ ０． ２４ Ｏ． ４ ０． ６５ ０１ ５ ０１ ０１ ４ ０１ ０ ３０ ０． ８ ０．２０ ０． ２ ０． ２ ２ ０ｌ ７ ０ ９ ０５ ０． ２ ３ ０ ７ ０． ９ ０．３１ ０． ３ ０２ ２ ０ ０ ０ ２７ ０． ３ ０． ３ ３ ０ ４１ ０ ５ ０．３６ ０． ３ ０ ３ ０７ ０． ３ ４ ０ ７ ０． ７ ０． ７ ０． ３ ０３ ５ ０３ ４ ０７ ０． ３ ３ ０ ６ ０． ５ ０．３ ０． ３ ０３ ３ ０ ４１ ０ ２７ ０． ３１ ０ ０． ２ ０３ ０． ２ ２ ０ ９ ０．２７ ０． ２５ ０ ３ ０ ２ ０． ２ ９ ０ ０ ０． ８ ０． ６ ０１ ７ ０１ ５
对 于 ＦＲ 系统 的单位 采样 响应 ， 系数 （１ Ｉ 其 为：
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通过反复观察与多次截图发现，ＧＰＩＯ－Ａ 口的跳变 只会出现在上图所示的 ３ 个位置， 相邻的两个跳变之间 的时间间隔就是 ＧＰＩＯ 口跳变的周期。
可见，ＧＰＩＯ 口跳变周期为 ２ ０ ０ μ ｓ，即跳变频率为 ５ Ｋ Ｈ ｚ ， 这与所设置的期望值是一致的， 即： 采样率为 ５ＫＨｚ。
通信与信息处理
Communication and Information Processing
２ 数据采集部分的实现
２．１ 数据采集系统中AD的主要技术指标［２］
（１） 分辨率（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）指数字量变化一个最小量 时模拟信号的变化量，定义为满刻度与 ２ｎ 的比值。分辨 率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。Ｆ２８１２ 分 辨率为 １２ 位，由 Ｆ２８１２ 中的 １２ＡＤＣ 确定。
Key Words: DSP; data acquisition; FIR; average value filt领域中都会涉及到信号处理问 题，其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。 如何在较强的噪声背景下提取出有用的信号或信号的 特征， 并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。 本设计通过声音信号的采集、调理、放大、采用 Ｄ Ｓ Ｐ 滤波算法系统的实现相应功能［１］， 实现步骤如下所示， 即 先通过硬件电路采集信号并做相应的数据范围和格式 的调整， 然后通过在线仿真验证算法实现效果， 最终通
公式中各变量为时钟控制寄存器中的相应位名称， 其中事件管理器的通用定时器模块工作在 ＥＶＡＣＬＫ 时 钟下，而 ＡＤＣ 模块工作在 ＡＤＣＣＬＫ 时钟下。该设计中 ＡＤＣ 模块的采样率被设置为 ５ＫＨｚ。
完成采样率的设置后， 有必要对该设置的正确性进 行检验， 在实际工程中在 Ａ Ｄ Ｃ 中断处理子程序中加入 语句使 ＧＰＩＯ 口发生跳变可以有效的检验采样率设置的 正确性。每当 ＡＤＣ 完成一次 ＡＤ 转换就会进入一次中 断子程序，因此进入中断子程序的频率和 ＡＤ 采样的频 率是一致的，ＧＰＩＯ 口的跳变频率也和采样率是一致的。
３．１ FIR数字滤波算法［４］
数字滤波器具有如下差分方程：
N −1
N −1
∑ ∑ y(n) = ak x(n − k) + bk y(n − k ) （５）
k=0
k=0
式中，ｘ（ｎ）为输入序列，ｙ（ｎ）为输出序列，ａｋ 和 ｂｋ 为
滤波系数， Ｎ 是滤波阶数。
上式中若 ｂｋ 不全为零，则称作 ＩＩＲ 差分方程；反之若 ｂ ｋ 全为零， 则有：
关键词：ＤＳＰ；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；数据采集；ＦＩＲ；均值滤波 中图分类号：ＴＰ２７４．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００８）１２－００７７－０５
Sound Signal Acquisition and Filtering Based on TMS320F2812
中滤波系数 ａｋ 是由数学软件 ＭＡＴＬＡＢ 生成的，滤波方 式的不同，滤波系数 ａｋ 也会不同。ＦＩＲ 滤波可以分别实 现高通、低通、带通、带阻等滤波方式。ＭＡＴＬＡＢ 生 成滤波系数的界面如下：
图 ３ MATLAB 滤波器设置界面 相应滤波算法流程图如下所示：
图 ２ 采样率测试波形图
３ 数字滤波系统的实现
该设计中采用 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 数字处理芯片内置的 ＡＤＣ，该模数转换模块具有 １２ 位的分辨率，最高转换速 率 ８０ｎｓ，因此最高采样率可设置为 １２．５ＭＨｚ。
２．２ 采样率的设置及检验
ＴＭＳ３２０Ｆ２１２ 数字处理器 ＡＤＣ 模块支持多个触发 源使其启动［ ３ ］ ：
● Ｓ／Ｗ —软件向该位写 １； ● ＥＶＡ —事件管理器 Ａ； ● ＥＶＢ —事件管理器 Ｂ（仅在级联模式）； ● ＥＸＴ —外部引脚（例如 ＡＤＣＳＯＣ 引脚）。 如果能够实现以固定的时钟频率启动 Ａ Ｄ Ｃ 模块， 则 ＡＤＣ 模块采样率的设置也就完成了。该设计中采用 事件管理器 Ａ（ＥＶＡ）中的通用定时器模块来启动 ＡＤＣ， 每当通用定时器计数器发生周期匹配的时候对 ＡＤＣ 进 行触发。 实现此功能， 一方面要对 Ｅ Ｖ Ａ 进行设置， 使其在定 时器周期匹配时发出触发 ＡＤＣ 的请求信号； 另一方面， 还要对 ＡＤＣ 进行设置，使其接受 ＥＶＡ 对它的触发信号。 表 １ 给出了 ＥＶＡ 和 ＡＤＣ 相应位的功能描述，对应 的代码段如下，通过这段代码使能事件管理器启动 ＡＤＣ 并设置启动方式为周期匹配。 ＥｖａＲｅｇｓ．ＧＰＴＣＯＮＡ．ｂｉｔ．Ｔ１ＴＯＡＤＣ＝２； ＡｄｃＲｅｇｓ．ＡＤＣＴＲＬ２．ｂｉｔ．ＥＶＡ＿ＳＯＣ＿ＳＥＱ１＝１；
中北大学电子与计算机科学技术学院，山西 太原 ０３００５１）
摘 要：本文主要研究基于 ＴＩ 的 ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）芯片 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 的数据采集和数字滤波的实现。数据采集部分 通过 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 芯片上自带的 １２ 位 ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）实现对一路模拟信号数据的采集；数字滤波部 分采用两种不同性质滤波算法对采集转换后的数字信号进行数字滤波处理，滤波结果以波形的形式显示出来，验证了该设计的 正确性。
算术平均值滤波算法是对每个采集点前后的若 干点（ 包括该点） 进行算术平均运算， 将平均值作为滤 波结果。
相应滤波算法流程图如下：
Techniques of Automation & Applications | 79
《自 动 化 技 术 与 应 用 》２ ０ ０ ８ 年 第 ２ ７ 卷 第 １ ２ 期
采用 ３００￣５００Ｈｚ 的 ＦＩＲ 带通滤波算法对数字信号 进行数字滤波处理， 处理后数字信号的波形图和频谱 图如图 ８ ：
图 ６ 背景噪声下 ４００Hz 声音波形图 以及频谱图
屏蔽数字滤波算法， 对数据采集系统进行检验， 采 集转换得到的数字信号的波形图和频谱图如图 ７ ：
80 | Techniques of Automation & Applications
Measurement(North University of China),Ministry of Education; Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement (North University of China);School of Electronics and Computer Science and Technology, North University of China, Taiyuan, 030051 China )
表 １ ADC 模块启动相关位描述
在对系统时钟进行正确设置后， 事件管理器的通用 定时器模块就可以按照预设的时钟频率启动 ＡＤＣ 采集 转换。由于 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 时钟系统较复杂，这里不做 详细的介绍， 仅把相应的计算公式列举如下， 更详细的 资料请查阅该芯片资料。
CPUCLK
=
OSCCLK × PLLCR 2
Abstract: This paper presents a data acquisition and filtering system based on the DSP TMS320F2812. The data acquisition part of this system is implemented by a 12-bit ADC(Analog to Digital Converter) which is integrated on the TMS320F2812 chip. Two different filtering algorithms are presented. The experimental results are also given.
通信与信息处理
《自动化技术与应用》２００８ 年第 ２７ 卷第 １２ 期
Communication and Information Processing
基于 TMS３２０F２８１２ 的声信号采集滤波系统设计
王红亮， 王 洋， 于 君， 吕永超 （中北大学电子测试技术国家重点实验室 仪器科学与动态测试教育部重点实验室
WANG Hong-liang, WANG Yang, YU Jun, LV Yong-chao ( National Key Laboratory For Electronic Measurement Technology; Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic
过 ＪＴＡＧ 口烧写入 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 内部 Ｆｌａｓｈ 使之可以 独立运行。
收稿日期：２００８－０９－０１
图 １ 设计方案框图
Techniques of Automation & Applications | 77
《自 动 化 技 术 与 应 用 》２ ０ ０ ８ 年 第 ２ ７ 卷 第 １ ２ 期
（２） 转换速率（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｒａｔｅ）是指完成一次从 模拟转换到数字的 Ａ ／ Ｄ 转换所需的时间的倒数。积 分型 ＡＤ 的转换时间是毫秒级属低速 ＡＤ，逐次比较型 ＡＤ 是微秒级属中速 Ａ Ｄ ，全并行 ２ 串并行型 ＡＤ 可达 到纳秒级。
（３） 采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的 间隔。为了保证转换的正确完成， 采样速率（ Ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ Ｒ ａ ｔ ｅ ） 必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转 换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常 用单位是 Ｋｓｐｓ 和 Ｍｓｐｓ，表示每秒采样千 ／ 百万次（Ｋｉｌｏ／ Ｍｉｌｌｉｏｎ ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）。
N −1
∑ y(n) = ak x(n − k ) （６） k =0