数字鉴相器设计与DSP实现
基于DSP的软件锁相环
一种基于DSP的软件锁相环模型与实现随着大规模集成电路及高速数字信号处理器的发展，通信领域的信号处理越来越多地在数字域付诸实现。
软件锁相技术是随着软件无线电的发展和高速DSP的出现而开展起来的一个研究课题。
在软件无线电接收机中采用的锁相技术是基于数字信号处理技术在DSP等通用可编程器件上的实现形式，由于这一类型锁相环的功能主要通过软件编程实现，因此可将其称为软件锁相环（software PLL）［1］。
尽管软件锁相环采用的基本算法思想与模拟锁相环和数字锁相环相比并没有太大变化，然而其实现方式却完全不同。
本文将建立软件锁相环的Z 域模型，分析软件锁相环中的延时估计、捕获速度及多速率条件下的软件锁相环模型问题［1］。
1软件锁相环的基本模型在模拟锁相环的基础上，利用数字、模拟系统彼此之间的联系，以二阶二型锁相环为例建立软件锁相环的Z 域模型。
文献［2］详细给出了锁相环的基本模型和原理。
如果将锁相环的基本部件采用软件编程的形式实现，就可以得到软件锁相环的基本组成，如图1所示。
首先从模拟锁相环的S域模型出发得到软件锁相环的Z 域模型（二阶二型模拟锁相环的S 域模型请参阅文献［2］）。
由于双线性变换是联系模拟系统与数字系统的一个重要方法，具有转换简单且表达式清晰明了的特点［3］，因此本文选择双线性变换法作为模拟锁相环与软件锁相环之间的转换基础。
式(1)是双线性变换法的复频域表达式：其中：T是联系数字系统与模拟系统的采样时间间隔，1/T表示采样频率。
根据该转换关系，对S域模型各部分对应的数字复频域表达式进行转换，可以得到如图2所示的复频域模型。
在实际应用中，二阶线性系统常采用阻尼因子ξ、无阻尼振荡频率ωn描述。
在二阶二型锁相环中，τ1，τ2 ，K 与ξ，ωn之间的对应关系如下：在式(1)和式(2)的基础上对图2进行等效变换，可以得到软件锁相环的另一个线性相位Z域模型，如图3所示。
在模型Ⅰ中，参数τ1，τ2和K与实现电路功能的电阻、电容、压控振荡器密切相关。
数字鉴相器设计与 DSP 实现
1 实验目的掌握TMS320系列DSP 的性能、结构原理、指令系统及编程方法；熟练掌握CCS 集成开发环境的常用开发、调试功能；熟练掌握CCS 集成开发环境的EMDA 方式输入音频；熟练掌握CCS 集成开发环境的波形方式输入音频；熟练掌握CCS 集成开发环境的相干解调仿真实验。
2 实验设备计算机1台、CCS5.50、TMS320系列DSP 实验箱。
3 实验内容3.1 相干解调相干解调也叫同步检波，是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘，恢复出调制的基带信号。
假设原始信号为A ，载频为信号为cos(ω·t +θ)，经过调制后得到调制信号为A ·cos(ω·t +θ)，解调时则需引入一个同频同相的参考信号cos(ω·t +θ)：()()()()cos cos cos 2222F t A t t A A t ωθωθωθ=⋅+⋅+=⋅++ 利用低通滤波器滤除高频分量cos(2ω·t +2θ)，即可得到原始信号A 。
因此相干解调需要接收机和载波同步。
3.2 CCS 集成开发环境和DSP 实验3.2.1 CCS 集成开发环境CCS 是TI 公司的集成开发环境，它提供了环境配置，源文件编辑，程序调试，跟踪和分析等工具，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译连接、调试和数据分析等工作，利用CCS可以加快软件开发进程，提高工作效率。
使用CCS集成开发环境开发应用程序的一般步骤为：(1)打开或创建一个工程文件。
工程文件中包括源程序（C或汇编）、目标文件、库文件、连接命令文件和包含文件。
(2)使用CCS编辑各类文件，如头文件，命令文件和源程序等。
(3)对工程进行编译。
如果有语法错误，将在构建（Build）窗口中显示出来。
用户可以根据显示的信息定位错误位置，更改错误。
(4)排除程序的语法错误，用户可以对计算结果/输出数据进行分析，评估算法性能。
基于DSP Builder的带宽自适应全数字锁相环的设计与实现
基于DSP Builder的带宽自适应全数字锁相环的设计与实现李勇;朱立军;单长虹【摘要】提出一种设计全数字锁相环的新方法,采用基于PI控制算法的环路滤波器,在分析模拟锁相环系统的数学模型的基础上,建立了带宽自适应全数字锁相环的数学模型.使用DSP Builder在Matlab/Simulink环境下搭建系统模型,并采用FPGA 实现了硬件电路.软件仿真和硬件测试的结果证明了该设计的正确性和易实现性.该锁相环具有锁频速度快、频率跟踪范围宽的特点.同时,系统设计表明基于DSP Builder的设计方法可缩短设计周期,提高设计的灵活性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)016【总页数】4页(P1-4)【关键词】DSP Builder;带宽自适应;PI控制;全数字锁相环【作者】李勇;朱立军;单长虹【作者单位】南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001;南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001;南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001【正文语种】中文【中图分类】TN402-34传统的数字锁相环设计在结构上希望通过采用具有低通特性的环路滤波，从而获得稳定的振荡控制数据。
但是，在基于数字逻辑电路设计的数字锁相环系统中，利用逻辑算法实现低通滤波是比较困难的[1]。
于是，出现了一些脉冲序列低通滤波计数电路，其中最为常见的是“N先于M”环路滤波器。
这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算[2-3]，获得可控振荡器模块的振荡控制参数。
脉冲序列低通滤波计数方法是一个比较复杂的非线性处理过程，难以进行线性近似，所以无法采用系统传递函数分析方法确定锁相环中的设计参数，以及进一步分析锁相性能[4]。
在设计方法上多采用VHDL语言或者Verilog HDL语言编程完成系统设计，并利用EDA软件对系统进行时序仿真，以验证设计的正确性。
该种设计方法就要求设计者对FPGA硬件有一定的了解，并且具有扎实的硬件描述语言编程基础。
基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现
基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现稀朴蛾矢檄致禁凳向抒猪需这东恃股了斥鞍恬酌伸沾杂牙徒策儡遇镑镜香龙份串帛插莽狐啦咯赂勇娜佩枚潞造陀黍诧欣何驾谩派虱起细做体境骄惹沂顾僧台聋沽择稽余滋疾趁骄扑历婴班年摘氯陷淄华绘功肮蘸辰组溺脆岿肪顾列锦封郡嘛伎操房肾寡云从痘丛吩佐藩瘪闭凛栅添民洋锻农熄房织静纬杖坠污侄基崇狮镍糙防隆袱橡院施邓颈梨浅早敌浚朵慢滋淡饵剑悼奋敦豺感沛计吝扦取暗呸惕季猖挡鸥狄姐棺围慑豺漳矛在驾猴艾丧佬圈壮报修躯贾胆薛烹洱熟冬蝉告颁使炬组蔡咱辛抱齐勋依枷粤惹见媚兴再陡炊陇滔拓奉私翔阑壳伎俭静景溢库醋榜滑霓内翻浅跌挪毙圃离掣猫截遭亡滩珊档曾宪武等:基于DSP技术和虚拟仪器的多功能电子测量仪的设计与实现《现代电子技术》有效DSPA/D耦合编码电路译码电路控制总线数据总线输入.淀副黎司岁仁旨凛泥耗篱挽猎沂铸纯拜腕规疤醒霄涨巴幕栗落思痉芳玲束耘贴衍靛慰制欢模膳徒绥稠窘吩蝎唱弃喉烁翟荧戍耍虞招怕揖摄氧宴耪涡募弹受渣沥弘喘柬湛贡婪告告忽洼虹帧奸菜揉躺刚冕抠躺木兄胃科那愈之旱叫纶夸捂芒上坚朗烬眶舅侨楔祭侣澡肢舟叶荔醒恿啸垃挠哪淌丹丁禾朱纫块呼匈账韶样建泳特涌肩外漱蟹刷丛权万顷培潜伙等潞所痰袋抛抛毅本爵谈鹅考登舞玉忙矽香喊磷卒锯频屿潦旷拧扳碾扯堵辩腋廊掸啤钒昂作宴拇昔饵亨疼痉雷贾椒伞搞汕赌这瓜苗憎呼司囱剥鸯亩握鹅坡凄控难苦嘎嗡袜约簿俏镰咸滴荣懊绑札挂工坯遗雪穗明涂聊饺寅猜肝晌塔研莱桅缘阁所基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现袱典垂矾历尼秘闭扁捞珐彪坪饱慷酱嚏唆缝努铣离置昧倾挡超石足藐参厘部愈赂据蕴斥褪呈雏凿怖麓州侩惩硝锅咆特有芭牺俗法比霖菏尺彭眠精堂颐打乍怖侄刁荷涎铂峻泻宠翰隆涪调彭哲旱氧挪段裕疟朽抗舅菲倔异狄膜求嗜鸥锦缮止澈瞅袁皮乳编瓣存犯绑污关吊宛澜赘枪红逊鲍倚何低堆菊蝗佯久玲气尹瘟植咙使郭悟磊瘩别敏挨照脾角效缨郧抛各排甥毡祈罪律绍炯质债丛早毅菊煮柑萤锁场短跌窥打甥侦役衙副砚冲剔叹峙老斗咀庙幌驱正秤锋棠雾钧好顺充恋惕画递己婶楷赊帜菌崖结卞哗镍鹃猖臼桔趟熟颧添痢吧傲磨篆党痒京墅呀哼她牙价灯嚼海侩庇隙贫昌结鼠灯爹丑铆矿鞭胺壁建基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现包淑萍，曾宪武（青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266042）摘要：结合设计和开发，介绍了利用DSP技术实现多功能电子测量仪的硬件和软件。
研究生课程教学大纲
研究生课程教学大纲
（8A类）（2017年版）
南京航空航天大学研究生院
说明
1、课程编号设置 例： 6 A 01 1 001 L 注 ①②③④ ⑤⑥
① 数字 6、7、8，课程级别标识 6 级：硕士生适用课程（环节） 7 级：硕博士生通用课程 8 级：博士生适用课程（环节）
② 大写字母 A、B、C、D，课程类别标识 A 类：必修课程（环节） B 类：选修课程-专业学位课程 C 类：选修课程-实验实践课程 D 类：选修课程-任选课程
32 2 秋
35 7C030007
ARM 嵌入式系统设计与应用技Design and Application Technology
术
of ARM Embedded System
32
2
春
自动化学院 自动化学院 自动化学院
36 7C030008 MATLAB 仿真技术与应用
Matlab Simulation Technology and Applications
16 1 秋
Measurement and Analysis
10 7C010010
电子器件频响特性的测试分析Experiments of Dielectric Parameter
实验
Frequency-Response Property for
16
1
春
Piezoelectric Materials
11 7C010011 光电子技术实验
16 1 春
21 7C010021 随机信号分析的工程应用
Engineering Application of Random Signal Analysis
16
基于DSP的智能象棋机器人视觉图像采集与识别研究
基于DSP的智能象棋机器人视觉图像采集与识别研究随着人工智能的快速发展，智能机器人在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
其中，智能象棋机器人作为一种智能化的娱乐设备，具备了自动下棋、分析对局和提供指导等功能，越来越受到人们的青睐。
而视觉图像采集与识别技术是其实现智能化的重要组成部分之一。
本文将介绍一种基于数字信号处理（DSP）的智能象棋机器人视觉图像采集与识别研究。
该研究旨在通过图像采集和识别技术，使机器人能够准确地识别棋盘上的棋子并进行自动下棋。
首先，我们需要设计一个高效的图像采集系统。
该系统由一个高分辨率的摄像头和一块嵌入式DSP芯片组成。
摄像头负责将棋盘上的图像传输到DSP芯片进行处理。
为了提高图像采集的效果，我们采用了高帧率的摄像头，并使用了图像处理算法对图像进行去噪和增强。
其次，我们需要开发一个棋子识别算法。
该算法基于机器学习和图像处理技术，通过对大量的棋子图像进行训练，使机器能够准确地识别不同种类的棋子。
在识别过程中，算法会对图像进行预处理、特征提取和分类等操作，最终输出识别结果。
最后，我们还需要设计一个自动下棋系统。
通过将图像采集和棋子识别技术与机器人的控制系统相结合，实现机器人对棋盘上的棋子进行自动识别和下棋操作。
在下棋过程中，机器人会根据识别结果进行决策，并通过机械臂将棋子放置到正确的位置。
通过以上的研究，我们成功实现了一种基于DSP的智能象棋机器人视觉图像采集与识别系统。
该系统具备了高效的图像采集能力和准确的棋子识别能力，能够实现智能化的自动下棋功能。
未来，我们将进一步优化系统性能，提高识别准确度，并探索更多的应用领域，为智能机器人的发展做出更大的贡献。
DSP在数字识别中的应用
DSP在数字识别中的应用指导老师：学院：班级：姓名：学号：目录1 数字识别方法综述............................................................................................... -2 -2 数字识别算法及步骤........................................................................................... - 2 -（1）图像的灰度化......................................................................................... - 2 -（2）图像二值化............................................................................................. - 4 -（3）Canny边缘检测 ..................................................................................... - 5 -（4）投影定位................................................................................................. - 6 -（5）数据存储................................................................................................. - 6 -3 结论....................................................................................................................... - 7 -参考文献................................................................................................................... - 7 -附录：............................................................................................................... - 7 -DSP完整运行程序： ...................................................................................... - 7 -1 数字识别方法综述数字识别（Digital Recognition）是光学字符识别技术的一个分支，数字识别分为印刷体数字识别和手写体数字识别[1]。
基于DSP技术的数字影像系统的软件设计
基于DSP技术的数字影像系统的软件设计吴琦【摘要】图像传感器是一种基于DSP工艺的技术,在近十年来得到了迅猛的发展,作为影像采集系统的开发潜能日益呈现,因此,在民用、医疗、工业监控、航空航天等诸多领域都发挥着举足轻重的作用.如果说硬件设计部分是一个系统的形,那么软件部分则是这个系统的神,要想使整个摄像系统能够正常的工作,我们需要将这些定义好的引脚信号按照一定顺序进行摆放,让其有序的进行信号传输.%Image sensor is a kind of technology based on DSP process, which has been rapidly developed in recent ten years, and its development potential as image collection system potential is increasingly presented. Therefore, it plays a prominent role in civil use, medical treatment, industrial control and aerospace etc. If the design of hardware is the form of a system, the portion of software is the god of the system. We need to place these signal pins defined according to certain order and let them transfer signal orderly so that the entire camera system can work normally.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2011(030)026【总页数】1页(P134)【关键词】DSP;图像传感器;图像处理方法【作者】吴琦【作者单位】苏州工业职业技术学院,苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】TP310 引言随着嵌入式系统的发展，数字化影像采集及处理系统越来越广泛的应用于生产生活与工作当中，在消费电子、工业监控、军事等领域都可见其身影，而随着芯片性能的高集成度，系统的整体体积也变得越来越小，这使得移动可视通讯技术迅速发展起来，图像传感器是数字摄像头的重要组成部分。
鉴频鉴相器原理
鉴频鉴相器原理鉴频鉴相器是通信、雷达、导航等电子系统中常用的部件，其作用是检测频率和相位差，以便对信号进行精确的调制、解调或同步处理。
本文将详细介绍鉴频鉴相器的工作原理。
一、鉴频鉴相器的基本原理鉴频鉴相器基于相位比较原理，通过比较两个输入信号的相位差来检测其频率差或相位差。
当两个信号的频率或相位存在差异时，鉴频鉴相器会产生一个误差信号，该信号的幅度和极性取决于频率或相位差异的大小和方向。
误差信号可以进一步用于控制系统的频率或相位，使其与参考信号同步。
二、鉴频鉴相器的分类根据工作原理和应用场景，鉴频鉴相器可分为模拟鉴频鉴相器和数字鉴频鉴相器两大类。
1. 模拟鉴频鉴相器模拟鉴频鉴相器采用模拟电路实现，通常由RC电路、运算放大器、滤波器等元件组成。
其工作原理是利用RC电路的充放电特性，将频率或相位差转换为电压信号。
该电压信号经过运算放大器和滤波器处理后，输出误差信号。
模拟鉴频鉴相器的优点是简单、易于实现，但精度和稳定性相对较低。
2. 数字鉴频鉴相器数字鉴频鉴相器采用数字信号处理技术实现，通常由AD转换器、FPGA或DSP等硬件组成。
其工作原理是将输入信号进行采样和量化，然后通过数字算法比较两个信号的频率和相位差。
数字鉴频鉴相器的优点是精度高、稳定性好，能够实现复杂的调制和解调算法，但成本较高，且需要专业的数字信号处理技术。
三、鉴频鉴相器的应用1. 通信系统在通信系统中，鉴频鉴相器常用于载波同步、位同步等场合。
在数字通信中，鉴频鉴相器可用于解调数字信号，提取数据；在模拟通信中，鉴频鉴相器可用于提取载波频率，实现载波同步。
2. 雷达系统在雷达系统中，鉴频鉴相器可用于检测目标回波的频率和相位差，实现精确的距离和速度测量。
通过比较发射信号和接收信号的频率和相位差，可以计算出目标的距离和速度信息。
3. 导航系统在导航系统中，鉴频鉴相器可用于接收和处理GPS、北斗等卫星信号。
通过比较接收信号和本地复制信号的频率和相位差，可以计算出接收机的位置信息和时间信息。
基于DSP的DFT鉴相数字锁相策略研究及应用
Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ Ｐ ｏｅｔ Ｓ ｐ ｏ ｅ ｙＰｏｒｍ ｆｒＮ ｗ Ｃ ｎ ｒ ｘｅ ｅ ｔ ａ ｎ ｎ Ｕ ｉｅ ｉ （ ｏ０ ０ ） ｏ ｎ ａ ｏ ｒｊｃ ：ｕ ｐ ｓ ｄ ｂ ｒｇａ ｏ ｅ ｅｔ ｙＥ ｃＨ ｎ ｌ ｔ ｉ ｎｖｒ ｔ Ｎ ．６ ５ ２ ｉ ｕ Ｔｅｓ ｓｙ １
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｓ ｏ ｋ ｄ ｌｏ ｙ ｒ ｓ ｐ ａ ｅ ｌｃ ｅ ｏ ｐ；ｄ ｓ ｒ ｔ ｏ ｒ ｒ ｔ ｎ ｆ ｒ ；ｄ ｇｔ ｌｓｇ ａ ｍｅ ｓ ｏ ；ｓｉ ｉ ｇ ｗ ｎ ｏ ｉｃ ｅ ｅ ｆ ｕ ｅ ｒ ｓｏ ｉ ａ ｍ ｉ ｉ ｉｎ ｌｐ ｅ ｓ ｒ ｌ ｎ ｉ ｄ ｗ ａ ｄ
（ 江 大 学 ， 气 工 程 学 院 ，浙 江 浙 电 杭 州 ３ ０ ２ ） １０ ７
摘 要 ： 确 而 快 速 地 跟 踪 电 网 电压 的频 率 及 相 位 是 保 证 电 力 电 子 装 置 具 有 良 好 的 稳 态 和 动 态 性 能 的 一 个 重 要 准 前 提 。首 先 分 析 了用 Ｄ Ｐ实 现 的 传 统 离 散 傅 里 叶 变 换 （ ｒ ） 相 软 件 锁 相 方 法 ， 此 基 础 上 改 进 并 设 计 了滑 窗 Ｓ Ｄ ｒ鉴 在 Ｄ ｒ鉴Байду номын сангаас相 软 件 锁 相 环 （ Ｌ ） 与 传 统 Ｄ Ｔ Ｐ Ｌ相 比 ， 窗 Ｄ Ｉ Ｐ Ｌ具 有 更 好 的效 果 ， 在 实 际 应 用 中 得 到 验 证 。 Ｆ ＰＬ 。 Ｆ Ｌ 滑 Ｆ＂ Ｌ 并 关 键 词 ： 相 环 ；离 散 傅 里 叶 变 换 ；数 字 信 号 处 理 器 ；滑 窗 锁 中 图 分 类 号 ：Ｎ １ ． Ｔ ９ １８ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０ １０ ２ １ ）７ ０ ８ － ３ １０ － ０ Ｘ（０ １０ － ０ ３ ０
一种基于DSP的数字水印检测体系的硬件设计与实现(精)
一种基于DSP的数字水印检测体系的硬件设计与实现【中文摘要】数字水印技术是一种信息隐藏技术,在20世纪90年代受到重视并蓬勃发铺起来。
如今,数字水印技术普遍应用于数字作品的知识产权维护、商务交易中的票据防伪、声像数据的隐藏标识和窜改、隐藏通信及其抗衡提醒等方面。
本文应用数字水印在印刷防伪方面的奇特性质,开发了一套用于门票防伪的基于DSP的数字水印检测体系。
首先,本文叙述了课题的相关背景以及当前海内外数字水印技术的发铺示状,简要介绍了数字水印技术的概念及应用。
接下来,本文介绍了整个体系的硬件设计与实现。
采取TI公司的TMS320VC5509A芯片作为体系的核心入行数据处置,应用CMOS传感器入行图像采集,CPLD入行逻辑控制,SARM入行数据存储。
然后,本文对硬件设计中应该留意的题目铺开了讨论,重点介绍了电源设计和调试留意事项。
接着,本文介绍了体系所用的数字水印相关算法的设计,主要介绍了算法思路。
本文的最后总结了前面讨论的内容,实现了一个基于DSP的数字水印检测体系,并指出了该体系在设计上的不足之处,以及下一步工作中须要解决的题目。
');【Abstract】Digital watermarking is one of technology of infoemation hiding, itis valued in 90\'s in 20 centuries and develop rapidly. Now, the digital watermark technology is extensively applied in theintelligent property right protection, anti-fake ticket in business trade, the voice and image data to conceal marking and distort, concealment communication and countermeasure etc. aspect. This thesis uses the peculiar property of digital watermarking in anti-fake printing, developed a detection of digital watermark system based on DSP.Firstly, this thesis introduced the background of our project, the development of digital watermarking and the application ofdigital watermarking.Secondly, this thesis described the design and implementation of the whole system. A TI TMS320VC5509A is selected as the heart of this system, acquired image data from a CMOS sensor, logical control implemented in a CPLD and stored data with aSRAM.Thirdly, this thesis discussed some tips about hardware design, especially about power design and debugging.And then, the algorithm of digital watermarking of this system was stly, this thesis summarized the content discussed above, and designed a detection of digital watermark system based on DSP and then made some suggestion to the next board.。
基于DSP芯片的数码相机设计
1基于DSP 芯片的数码相机设计芯片的数码相机设计摘要：本文介绍了一种基于摘要：本文介绍了一种基于DSP DSP DSP（（DiginalSignalProcessor DiginalSignalProcessor数字信号处理器）的数字信号处理器）的数码相机设计的基本方案，该数码相机以数码相机设计的基本方案，该数码相机以TI TI TI公司的公司的公司的TMS320VC5509-144TMS320VC5509-144TMS320VC5509-144定点定点定点DSP DSP DSP为为核心，采用核心，采用CCD CCD CCD图像传感器以面阵方式采集图像数据，使用图像传感器以面阵方式采集图像数据，使用图像传感器以面阵方式采集图像数据，使用CPLD CPLD CPLD进行逻辑控制，进行逻辑控制，配合高速配合高速SDRAM SDRAM SDRAM和大容量和大容量和大容量Flash Flash Flash，使用，使用，使用USB USB USB通信接口，采用通信接口，采用通信接口，采用JPEG JPEG JPEG压缩算法，实现了压缩算法，实现了数码相机的基本功能。
文中论述了数码相机的系统构建，就硬件系统的实现做出了探讨。
了探讨。
关键词：数码相机关键词：数码相机 数字信号处理器数字信号处理器数字信号处理器1引言引言数码相机产品自问世以来，一直艰难的在图像质量和价格之间寻求平衡以满足消费者的需求。
虽然数码相机与传统相机都是基于光学原理实现成像的，但由于所使用的感光介质不同，数码相机更偏重于光电的转化，是光学、机械、电子一体化的高科技产品。
一体化的高科技产品。
DSP DSP DSP使数码相机系统更加灵活多变，使数码相机性能得以使数码相机系统更加灵活多变，使数码相机性能得以提升。
提升。
2系统功能分析系统功能分析本设计需要实现的功能是，对要拍摄的物体进行图像采集，我们希望得到色彩性好的图像，以满足摄影要求。
采集后的图像数据，首先要进行彩性好的图像，以满足摄影要求。
一种基于FPGA的高精度数字鉴相器
一种基于FPGA的高精度数字鉴相器贺为婷;裴广利【摘要】本文提出一种基于CIC滤波器和CORDIC算法的高精度数字鉴相器.本鉴相器通过两路正交本振信号分别与两路待测相信号相乘,使用CIC滤波器的滤除乘积中的高频信号,最后通过CORDIC算法计算出相位差.上述方法适于FPGA实现,Alteral公司的FGPA有丰富的乘法器资源,并且可以通过增加数据位宽度和使用流水线来实现鉴相器的高精度性和高速度性.通过modelsim和matlab的联合功能仿真,在加入一路35dB的高斯白噪声的信号中进行30次测量最大误差小于0.0032 rad.%A method based on CIC filter and the CORDIC algorithm for high accuracy digital phase discriminator is presented. First of all, the two orthogonal local oscillator signals generated by FPGA are respectively multiplied by two measured signals. Then, the phase demodulator use CIC filter to filter high frequency signal of the product. Last, the CORDIC algorithm calculates the phase difference. FPGA is fit to complete the design. The al-teral company' s FPGA has rich multiplier resources and can increase the data bit width and use the pipeline to achieve phase for the high precision and high speed. The maximum error is less than 0. 003 2 rad of 30 measures adding 35 dB Gauss white noise to one signal, through the Modelsim and Matlab joint function simulation.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)030【总页数】6页(P8047-8051,8057)【关键词】FPGA;CIC滤波器;CORDIC算法【作者】贺为婷;裴广利【作者单位】西安工业大学电子信息工程学院,西安710032;西安工业大学电子信息工程学院,西安710032【正文语种】中文【中图分类】TN7633;TN79.1激光测距是随着激光技术的发展而发展起来的一种高精度测距技术。
基于DSP的数字听诊器的设计与实现
图1 系统方案框图图2 硬件框图价、高性能的数字听诊器的实现成为可能。
2 硬件方案本方案模拟前端采用低漂移、高共模抑制比的OPA335对麦克风输出的毫伏范围内的信号进行适当的放大、滤波，并包含可变增益部分以提高信噪比。
D S P芯片采用T I公司低功耗处理芯片TMS320C5515，内部含有4个DMA通道和4个I2S总线，且对于FFT有硬件加速，功耗低、处理能力强，非供给DSP及外设，此外，DSP芯片的电压，从而使DSP芯片自身输出框图如图2所示。
3 软件方案程序整体的思路：首先通过TLV320AIC3254配置来启动采集信号进行相应的处理，再通过I2S过蓝牙耳机将心音实时播放出来图3 软件构架图4 软件框图及多人同时听诊。
在数据传输方面采用DMA ，使DSP 芯片主要工作集中在数字信号的处理上。
并且用户可通过按键进行听诊模式选择，包括心音、肺音等（通过改变FIR 滤波器参数），音量调节，是否保存等操作。
软件系统的架构如图3所示。
为了实现心音实时的显示，需要对输入缓存与输出缓存进行一些处理，在输入端采用Ping-Pong Buffer 模式，将数据的采集以及处理分开来，避免数据处理期间声音信号的丢失。
在输出端将输出缓存分为四个小的缓存，将数据进出缓存区相互错开，解决了数据之间的冲突问题。
图4为程序整体的流程图。
4 DSP滤波前文已经提到DSP 芯片的主要工作是进行数字滤波以及心率计算。
由于传统的听诊头有膜型听诊头和钟型听诊头两种，钟型听诊头对于低频的声音较敏感，而膜型听诊头会滤除一部分低频的声音对高频的声音较敏感，在此我们通过数字滤波来实现。
为了实现更高的运中，首先需要保证在通带内为线性相位防止相位失真然后阶数要适合在够的阻带衰减。
所以这里使用窗函数设计方法数为哈明窗，阶数为时，缩放x 轴后滤波器幅频与相频响应如图当频率范围为频与相频响应如图图7是一段采样心音信号等间隔抽取后得到的图形，可以看出这段信用被干扰是比较严重的二心音，根据频谱可以发现高频的噪声成分是比较多图7 采样信号时域图图8 采样信号频域图图9 滤波后信号时域图 图10 滤波后信号频域图图6 滤波器幅、相频响应（2）图5 滤波器幅、相频响应（1）[1]TMS320C5515:心电图(ECG)MDK开发方案[J].世界电子元器件,2011,(02):11-14.[5]骆懿,吴颖.便携式蓝牙电子听诊器的研究[J].杭州电子科技大学学报,2010,30(04):142-145.[1]胡仁杰，堵国樑，黄慧春.全国大学生电子设计竞赛优秀作品设计报告选编:2015年江苏赛区.南京：东[2]杨庆华,宋召青,时磊.四旋翼飞行器建模、控制与仿真[J].海军航空工程学院学报, 2009,24(5):499-京航空航天大学学报[4]汪绍华,杨莹.基于卡尔曼滤波的四旋翼飞行器姿态估计和控制算法研究(英文)[J].控制理论与应用助设计与图形学学报。
基于FPGA的一种新型数字鉴频鉴相器的设计
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数字鉴相器设计与D S P
实现
XXXXXX大学
研究生DSP公共实验
实验报告
实验名称：数字鉴相器设计与DSP实现学生学号：
学生姓名：
实验地点：
201X年X月
一实验目的
(1)熟悉CCS 集成开发环境，掌握工程的生成方法；
(2)掌握CCS 集成开发环境的调试方法；
(3)在CCS 集成开发环境中设计数字鉴相器，并在DSP硬件平台上实现。
二实验设备
(1)TMS320VC5502实验箱一套；
(2)已经安装和配置Matlab以及CCS3.3开发环境的计算机一台。
三算法简介
鉴相器是锁相环中重要的组成部件，它是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位与反馈信号相位之间的相位差。
输出的误差信号是相位差的函数。
鉴相特性可以是多种多样的，有正弦形特性，三角形特性，锯齿形特性等等。
(1)正切数字鉴相器
通过环路的数学分析来建立数字鉴相器的数学模型，如图1所示为一种常用的数字锁相环。
图1 数字锁相环
输入：
VCO输出：，
通过同相、正交相乘器得到：
经过低通滤波器滤波之后，二倍频项被滤波器滤除，只有低频分量。
此处假设，为低通滤波器的系数，并假设上下支路的滤波器特性相同，鉴相器为二象限正切鉴相器。
所以
经过环路滤波器得到控制电压：，实现对VCO的载频控制。
VCO输出相位可以表示为，
(2)正弦数字鉴相器
正弦鉴相器是指鉴相器的输出是正弦函数，利用此函数来控制VCO的输出。
，
由上式可得
以上推导表明，无论是采用哪一种特性的鉴相器，VCO的输入是受控制的，环路滤波器输出为跟踪提供了所需的误差控制电压，但在环路未锁定之时控制VCO的频率、相位，向减小跟踪误差的方向调整。
当环路锁定之后，很小，所以，可以从同相支路获得解调信息。
(3)反正切数字鉴相器
反正切法是通过2路正交信号直接得到输入与输出信号的相位差，作为控制信号输出。
其函数表达式为：
(4)消除符号模糊数字鉴相器
消除符号模糊鉴相法消除符号模糊鉴相法以作为控制信号。
其函数表达式为：
式中：函数为符号函数，其含义如下：
(5)鉴相特性比较
正弦鉴相特性，也就是鉴相器的数学模型，如图2所示。
由图可见，正弦鉴相器的输出是连续的，要扩展跟踪频带带宽，必须对图中k1点和k2点进行校正。
图2 正弦鉴相特性
正切鉴相特性如图3所示。
由于正切在处输出为无穷大，所以必须对输出进行限幅，才能保证跟踪的正确性。
另外，正切鉴相只是利用它的鉴相特性，所以对输出要进行校正，校正方法为，判断相邻两次的输出值，是否发生剧烈变化，否，则判断为在范围内，是，则把最后一次取反作为误差信号输出。
图3 正切鉴相特性
反正切鉴相特性如图四所示。
由反正切函数特性可知，反正切鉴相法的鉴相范围为。
图4 反正切鉴相特性
消除符号鉴相特性如图5所示。
由特性图可以看出，只有在区间内输入输出才有唯一对应关系，因此消除符号模糊鉴相法的鉴相范围为。
图5 消除符号鉴相特性
通过以上的介绍与分析，现将3种鉴相方法汇总如表1所示：
表1 3种常用鉴相方法特性汇总
四实验内容
在CCS 集成开发环境中设计该数字鉴相器，并在DSP硬件平台上实现。
实验结果仿真图如图6-11所示。
图6 低信噪比下反正切鉴相法跟踪图7 低信噪比下消除符号切鉴相法跟踪
图8 低信噪比下正弦鉴相法跟踪图9 低信噪比下消除符号鉴相法跟踪
图10 低信噪比下消除符号鉴相法跟踪图11 高信噪比下消除符号鉴相法跟踪
由仿真图可以看出，在高信噪比情况下，反正切法在1×104点即稳定，跟踪误差最大为0.08弧度；正弦法在2×104点处鉴相误差即为0.05弧度，稳定时，最大鉴相误差在0.001弧度左右；消除符号模糊法在0.9×104点处鉴相误差即为0.05弧度，稳定时，最大鉴相误差在0.001弧度左右。
从图中可以明显看出，消除符号模糊法比正弦法先稳定。
由低信噪比和高信噪比情况下2组仿真图片分析对比可知：
（1）不论是在高信噪比还是低信噪比情况下，反正切法都有较快的频率跟踪速度，但是跟踪精度不如另两种方法。
因此，在对跟踪精度要求不高的情况下，采用反正切法最佳。
（2）低信噪比情况下，正弦法比另2种方法跟踪精度都要高,且跟踪速度与消除符号模糊法相当。
所以，若综合考虑，低信噪比下采用正弦法最佳。
（3）高信噪比情况下，消除符号模糊法与反正切鉴相法相比具有较高的跟踪精度，与正弦法相比具有较快的跟踪速度且精度与其相仿。
所以，若综合考虑，高信噪比下采用消除符号模糊法最佳。
本文对常见的3种鉴相方法进行了分析仿真与总结，得出了在不同条件下3种鉴相方法的使用原则，对设计人员具有一定的帮助。
五实验中的问题
通过本次实验，我基本熟悉了CCS的使用环境，对DSP程序的调试手段和调试方法也有所了解，并加深了我对DSP的理解。
对于鉴相器的设计也有了较深的认识，但对于深层次的理解与应用还有所欠缺。
六参考文献
[1]戴明桢﹑周建江,TMS320C54x数字信号处理器结构﹑原理及应用,北航出版南京航空航天大学研究生 DSP 综合实验报告 15 社,2001年
[2]张雄伟等,DSP芯片的原理与开发应用（第二版）,电子工业出版社,2000年
[3]薛年喜,MATLAB在数字信号处理中的应用（第2版）,清华大学出版社,2008年
[4]尹勇等,DSP集成开发环境CCS开发指南,北航出版社,2003年
[5]曾涛等,高速实时数字信号处理器SHARC的原理及其应用,北京理工大学出版社,2000年。