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基于PCI总线、DSP技术的四通道实时数据采集、频谱分析卡.pdf

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电子科技大学硕士毕业论文 III目录 摘要 ...........................................................................................................................I Abstract.................................................................................................................... II 第一章 引言 ..........................................................................................................1 1.1 项目背景 ..........................................................................................................1 1.2 论文阐述内容 ..................................................................................................1 1.3 系统需求 ..........................................................................................................2 1.3.1 技术指标需求 .................................................................................................2 1.3.2 功能需求 ........................................................................................................2 1.4 系统简介 ..........................................................................................................2 1.5 个人工作 ..........................................................................................................3 第二章 脉动压力测试模块硬件的开发 .....................................................................4 2.1 总体方案 ..........................................................................................................4 2.1.1 需求分析 ........................................................................................................4 2.1.2 方案设计 ........................................................................................................4 2. 2 零点校准电路设计 ...........................................................................................6 2.2.1 设计思想 ........................................................................................................6 2.2.2 器件选择 ........................................................................................................6 2.2.3 电路设计 ........................................................................................................7 2. 3 放大电路设计 ..................................................................................................7 2.3.1 设计思想 ........................................................................................................7 2.3.2 器件选择 ........................................................................................................8 2.3.2.1 前级放大电路器件 ..................................................................................8 2.3.2.2 后级放大电路器件 ..................................................................................9 电子科技大学硕士毕业论文 IV2.3.3 电路设计 ......................................................................................................10 2.3.3.1 前级放大电路设计 ................................................................................10 2.3.3.2 后级放大电路设计 ................................................................................10 2. 4 模数转换电路设计 .........................................................................................12 2.4.1 设计思想 ......................................................................................................12 2.4.2 器件选择 ......................................................................................................12 2.4.3 电路设计 ......................................................................................................13 2. 5 隔离电路设计 ................................................................................................15 2.5.1 设计思想 ......................................................................................................15 2.5.1.1 隔离的概念及采用隔离技术的原因 ......................................................15 2.5.1.2 隔离的方法 ...........................................................................................15 2.5.2 器件选择 ......................................................................................................16 2.5.3 电路设计 ......................................................................................................16 2. 6 1 号控制逻辑电路设计 ..............................................................................17 2.6.1 设计思想 ......................................................................................................17 2.6.2 可编程逻辑器件简介 ...................................................................................17 2.6.3 器件选择 .....................................................................................................18 2.6.4 电路设计 .....................................................................................................19 2.6.4.1 模拟电路控制逻辑的设计 .....................................................................19 2.6.4.2 数据读取 /存储控制逻辑的设计 .............................................................19 2.6.4.3 与 2 号逻辑控制电路互连接口的设计 ..................................................21 2.6.4.4 与 PCI 总线接口芯片接口的设计 ..........................................................21 2. 7 存储电路设计 ..............................................................................................21 2.7.1 设计思想 ......................................................................................................21 2.7.2 器件选择 ......................................................................................................22 电子科技大学硕士毕业论文 V2.7.3 电路设计 ......................................................................................................22 第三章 DSP 技术应用 .............................................................................................23 3.1 DSP 简介 ........................................................................................................23 3.2 DSP 的器件选型 .............................................................................................23 3.3 TMS320C6711 内核介绍 .................................................................................25 3.4 TMS320C6711 地址空间分配 .........................................................................26 3.5 DSP 的硬件设计 .............................................................................................27 3.5.1 DSP 硬件设计整体注意事项 .....................................................................27 3.5.2 DSP 电源电路设计 ....................................................................................27 3.5.3 DSP 复位电路设计 ....................................................................................28 3.5.4 DSP 时钟电路设计 ....................................................................................28 3.5.5 DSP 仿真器接口连接 ................................................................................29 3.5.6 DSP 外部 FLASH 接口设计 ......................................................................29 3.5.7 DSP 的 EMIF 接口设计 .............................................................................30 3.5.7.1 EMIF 接口的访问能力 ...........................................................................30 3.5.7.2 EMIF 的接口信号 ..................................................................................30 3.5.7.3 EMIF 的接口操作时序 ...........................................................................31 3.5.7.4 EMIF 接口的控制寄存器 .......................................................................33 3.5.7.5 本系统中 EMIF 的接口设计 ..................................................................34 3.5.8 DSP 的 HPI 接口设计 .............................................................................36 3.5.8.1 HPI 接口的概述 ..................................................................................36 3.5.8.2 HPI 的接口信号 ..................................................................................36 3.5.8.3 HPI 的接口操作时序 ..............................................................................37 3.5.8.4 HPI 接口的寄存器 .................................................................................39 3.5.8.5 本系统中 HPI 的接口设计 .....................................................................40 3.5.8.5.1 PCI9052 写 HPI 的接口设计 ................................................................40 3.5.8.5.2 PCI9052 读 HPI 的接口设计 ................................................................41 3.6 DSP 的软件设计 .............................................................................................42 电子科技大学硕士毕业论文 VI3.6.1 C6000 系列 DSP 软件开发流程 .................................................................42 3.6.2 DSP 的编程方法 .......................................................................................43 3.6.3 DSP 集成编程环境 CCS............................................................................44 3.6.4 DSP 中的 C 语言编程的基本结构 .............................................................44 3.6.5 COFF 公共目标文件格式和段的概念 .......................................................44 3.6.5.1 COFF 公共目标文件 ............................................................................44 3.6.5.2 段的概念 .............................................................................................45 3.6.6 FFT 算法的实现 ........................................................................................45 3.6.6.1 频谱分析指标要求 ..............................................................................45 3.6.6.2 指标实现分析 ......................................................................................45 3.6.6.3 基 2 时间抽取( DIT) FFT 算法 ...........................................................45 3.6.6.4 实序列的 FFT 算法 ...............................................................................46 3.6.7 软件程序清单 ...........................................................................................47 3.6.7.1 源程序清单如下 ................................................................................47 3.6.7.2 程序说明 ...............................................................................................50 3.6.8 频域数据波形显示 ....................................................................................50 3.6.9 DSP 的启动技术 .......................................................................................50 3.6.9.1 TMS320C6711 的启动模式 .....................................................................50 3.6.9.2 TMS320C6711 的 ROM 启动模式分析 ...................................................51 3.6.9.3 如何建立启动表 ....................................................................................51 3.6.9.4 16 进制转化工具 hex6x..........................................................................52 3.6.10 DSP 对 FLASH 的操作 ............................................................................53 3.6.10.1 对关键字的设置 ..................................................................................53 3.6.10.2 分页操作 .............................................................................................54 第四章 PCI 总线接口设计 ......................................................................................55 4.1 PCI 总线概述 ..................................................................................................55 4.2 PCI 总线特点 ..................................................................................................55 4.3 PCI 桥芯片的选择 ..........................................................................................56 电子科技大学硕士毕业论文 VII4.4 PCI 总线接口设计 ..........................................................................................57 4.4.1 PCI9052 本地总线的设计 .........................................................................58 4.4.1.1 端口分配设计 .......................................................................................59 4.4.1.2 用户线 USER[0..3]的使用 .....................................................................61 4.4.1.3 中断信号的产生 ....................................................................................61 4.4.2 串行 EEPROM 的设计 ..............................................................................62 4.4.3 串行 EEPROM 的配置 ..............................................................................63 4.5 WDM 设备驱动程序开发 ................................................................................64 4.5.1 Windows2000 中驱动程序的种类 ..............................................................64 4.5.2 WDM 驱动程序的特点 ...........................................................................64 4.5.3 WDM 驱动程序的构造方法 ...................................................................65 4.5.4 WDM 设备驱动程序实例 ..........................................................................65 4.5.4.1 设备初始化例程 ..................................................................................65 4.5.4.2 启动设备例程 ......................................................................................66 4.5.4.3 设备停止例程 ......................................................................................66 4.5.4.4 读取 DSP 数据例程 .............................................................................66 4.5.4.5 DSP 启动例程 .....................................................................................67 4.5.4.6 读 SRAM 例程 .....................................................................................67 4.5.4.7 PCI 发出读数通道例程 ........................................................................68 4.5.4.8 中断服务例程 ......................................................................................69 4.5.4.9 主程序 .................................................................................................69 第五章 测试结果、误差分析及体会 .......................................................................70 5.1 时域静态参数测试 ..........................................................................................70 5.2 频域指标测试 .................................................................................................73 5.3 误差分析 .........................................................................................................74 5.3.1 误差的定义 ..............................................................................................74 5.3.2 误差的分类 ..............................................................................................75 5.3.3 研究误差的目的 .......................................................................................75 电子科技大学硕士毕业论文 VIII5.4 测试系统误差来源及估算 ...............................................................................76 5.4.1 模拟多路开关 CD4053 静态误差的计算 ...................................................76 5.4.2 放大器 PGA202 的误差计算 .....................................................................77 5.4.3 模数转换器 ADS7805 的误差计算 ...........................................................77 5.5 体会 ................................................................................................................78 参考文献 ..................................................................................................................81 电子科技大学硕士毕业论文 1第一章 引言 1.1 项目背景 本项目是某单位经过国家批准的某发动机试验台 “十五 ”技术改进项目中, 作为 “航空发动机研制条件保障建设 ”的一个子项目。 该项目的开发目的,就是要测试航空发动机在地面模拟高 空条件下的相关动态参数, 以此来监视发动机在运行过程中的各种状态。众 所周知,发动机是飞机的核心动力源,它的工作状态直接影响到飞机的飞行速度、 战术性能的发挥以及飞行的安全性。因此,对于飞机发动机的性能测试 在发动机的制造、维修和飞行过程中具有十分重要的意义。这样,要求测试 系统具有多样性,满足发动机参数测试的通用性和专用性的需要。就本测试 系统而言,要求能够对不同型号飞机发动机的脉动压力、转速摆动和燃油流量进行实 时而准确地测量。在科技高度发达的今天,飞机发动机在其设计 、制造、性能测试以及维修的过程中,都对自动化程度要求很高。所以,要求测
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