可程控頻譜分析儀的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、頻譜分析儀被譽(yù)頻域萬(wàn)用表，在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。為此，本設(shè)計(jì)研制了一款符合大眾需求的低成本、便攜式、可程控的頻譜分析儀。可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變至頻域，并將其頻譜、相位、原始信號(hào)顯示在液晶屏上。
　　 本課題選用三星公司ARM7系列的S3C44B0X與Altera公司CycloneⅡ系列的EP2C8Q208C8N為核心設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件平臺(tái)，包括ARM+FPGA的外圍電路設(shè)計(jì)、A/D采集模塊設(shè)計(jì)、被測(cè)信號(hào)調(diào)理模塊、接口設(shè)計(jì)、

2、鍵盤(pán)設(shè)計(jì)等，以及GPIB接口板的研究與使用。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)ARM的控制、用Verilog HDL語(yǔ)言與圖形文件混合描述方式實(shí)現(xiàn)FPGA內(nèi)FFT算法及GPIB接口通訊協(xié)議、用Lab Windows/CVI實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件界面的控制。最終，采用640*480的彩色液晶顯示信號(hào)頻域圖形，界面友好且便于控制。作為一款可程控儀器，實(shí)現(xiàn)了儀器的本地控制和遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制時(shí)，通過(guò)儀器內(nèi)部的通用接口模塊，可與實(shí)驗(yàn)室研制的TCP/IP、GP

3、IB、USB等接口及接口驅(qū)動(dòng)軟件對(duì)接，組合成為多接口可程控自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
　　 該課題采用快速傅里葉變換計(jì)算法實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)域至頻域的轉(zhuǎn)換，因此基于FPGA的FFT算法的實(shí)現(xiàn)成為了該設(shè)計(jì)的核心。充分利用FPGA內(nèi)部資源，完成數(shù)據(jù)緩沖、加窗、倒序、蝶形變換、CORDIC算法等模塊設(shè)計(jì)，使處理速度得以提高以及處理器的性能得到保障。采用有限狀態(tài)機(jī)控制流程，不僅保證FFT變換的同步性，而且使得各個(gè)模塊協(xié)調(diào)有序穩(wěn)定工作。使用ALTERA公司提