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基于DSP的信号与系统仿真实验系统的设计

刘李漫  
【摘要】:一直以来,信号与线性系统实验的组建具有很大的难度。由于其所需的设备价格较高,实验难度较大,常常是通过模拟仪器、搭建硬件电路来实施的,而受到硬件电路与元器件性能的限制,实验的灵活性和实时性往往较差,并且很多难于理解的复杂的数学公式也无法演示出来。 为了克服纯粹硬件实验的困难,近年来,计算机软件仿真实验技术得到了广泛应用,并取得了一定的研究成果。利用实验仿真软件可以完成数值计算、信号分析的可视化建模及仿真调试,同时也可以充分利用计算机的特点,如文字、声音、动态图形及友好的人机界面等生动地表达抽象的概念和理论。 然而计算机软件仿真实验虽有其自身的优势,但它并不能完全取代真实实验,也不可避免地存在着不足之处,在实验手段和环境的真实性上也有所欠缺。这里我们提出了一种基于DSP 的信号与线性系统仿真实验系统平台的设计和实现方案。这一实验平台采用了将软件和硬件有机结合来进行仿真的方法,当用户在计算机界面上进行实验操作时,实验结果波形既可以在计算机软件仿真实验界面上显示出来,同时还可以从实际的示波器上输出。仿真实验平台由两大部分组成,即面向用户的上位机上运行的软件仿真系统和作为下位机运行的基于DSP 的实验板。主机(上位机)上运行的软件仿真实验系统用以将仿真实验的内容完整地展示给用户,允许用户进行实验操作并进行实验计算。本仿真实验系统的硬件方面则使用一块以DSP 系统为核心的实验板作为下位机与主机(PC)通信,主要功能是将用户进行的实验操作进行相应计算,并将结果通过仿真算法,在示波器上显示出来。上位机和下位机之间通过串行通讯接口互相传递用户信息及数据,具有实时、高效、简洁的特点。这种将一部分真实实验的硬件环境融入到纯软件仿真实验中去的方法,可以使仿真实验系统更逼近于真实实验的效果,结合软件和硬件两者之长,使使用者获得较为真实的实验感受,对信号处理有一个更深层次的认识。


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