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多通道并行数字信号处理系统的研究

齐雪莲  
【摘要】:多通道并行数字信号处理系统在仪器仪表、信号检测等应用领域中发挥着重要作用。目前,虽然市场上已有这类产品出现,但是大多数产品在实时性、动态范围等方面仍然存在着欠缺之处。本文正是针对这一存在问题提出了改进方案并进行了实现。 本文所设计的多通道并行数字信号处理系统是一个高精度的数据采集与信号处理系统。本文在设计时,采用VHDL语言,用FPGA实现了A/D转换器CS5381与DSP之间复杂的接口电路。该接口电路主要包括:多路模拟信号的同步高精度模/数转换控制、数据预处理、中断、数据缓存(异步FIFO)等。其中异步FIFO有两种实现方案:一种是基于IP核的设计;另一种是基于VHDL语言的设计。在进行研究时,分别用这两种方案进行了设计,并比较了二者的优缺点。本文的一个突出改进是采用FPGA实现了整个系统的控制电路,既提高了系统的集成度,又保证了系统的可靠性。 另外,在所设计的系统中,要处理的数据量非常庞大,实时性要求极高,用软件编程难以实现数字滤波。针对这一难点,本文采用FPGA实现了基于分布式算法的FIR滤波器及CIC抽取滤波器,从而很好地保证了系统的实时性。 在基于本文技术的系统中,输出信号的无杂散动态范围接近100 dB,特别适用于高精度测量、微弱信号检测等应用领域,而且可以很好地根据需求对系统进行扩展,因此具有很高的推广应用价值。


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