基于DSP的光譜信息感知模塊設(shè)計將是下述內(nèi)容的主要介紹內(nèi)容，通過這篇文章，小編希望大家可以對設(shè)計的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、DSP的工作原理

DSP（數(shù)字信號處理器）的原理主要涉及接收模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化等處理，并在其他系統(tǒng)芯片中將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。DSP芯片的工作原理可以概括為以下幾個步驟：

1、信號采集：DSP首先接收外部輸入的模擬信號。

2、數(shù)字信號處理：DSP將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（0或1），然后對數(shù)字信號進(jìn)行運算處理，如濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等，以得到符合人們需要的信號形式。

3、輸出處理后的信號：DSP在其他系統(tǒng)芯片中將處理后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式，以便在音響、通信系統(tǒng)等中應(yīng)用。

DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，用來快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。這種設(shè)計使得DSP在實時運行速度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。

DSP的應(yīng)用廣泛，包括但不限于音響系統(tǒng)中的音場控制器、通信系統(tǒng)中的信號處理等。例如，在音響系統(tǒng)中，DSP芯片能夠通過數(shù)字信號處理技術(shù)對聲音信號進(jìn)行加工和優(yōu)化，提升音響的播放效果。此外，DSP還具有ANC（主動式噪音控制）功能，通過高速運算處理環(huán)境中的噪音信號，雖然目前完全消除噪音仍很困難，但可以將噪音降低到較低水平。

二、基于DSP的光譜信息感知模塊設(shè)計

以DSP為核心的光譜信息感知模塊產(chǎn)生激光器驅(qū)動信號、采集光電探測器輸出信號并計算與濃度相關(guān)的二次諧波信號。

1、硬件設(shè)計

采用美國德州儀器的TMS320F2835為主控芯片，主頻150 MH2,含32位浮點處理單元、6個增強(qiáng)型捕獲(eCAP)模塊、3個32位定時器、3個串行通信接口(SC1)模塊。光潛信息感知模塊主要實現(xiàn)兩大功能: 一是產(chǎn)生激光器驅(qū)動信號，控制激光器的掃描波長范圍:二是采集光電探測器輸出電信號，從中提取濃度信息并發(fā)送給嵌入式控制模塊，利用2片直接教字楊率合成(DDS)芯片(型號為AD9834)分別產(chǎn)生5H2的掃播信號和5KHz的調(diào)制信號。

通過放大電路將信號幅值放大到日標(biāo)范圍內(nèi)，再采用加法電路將2個信號疊加，最終形成激光器的驅(qū)動信號，采用比較器芯片(型號為LN393)將掃描信號與直流電壓信號進(jìn)行比較，生成與掃描信號同領(lǐng)的方波信號來精準(zhǔn)地控制采集電路買樣的起始點，在采集電路中，首先對探測器的輸出信號進(jìn)行弧放大與隔離外理，然后使用普通I/O口來模擬事行外圍設(shè)備接口(SP)以控制16位ADC(型號為AD7902)芯片并采售探測器的輸出信號。

2、光譜信息采集算法與流程

上電后，對DSP、各個芯片及接口進(jìn)行初始化，產(chǎn)生激光器驅(qū)動信號，允許eCAP模塊中斷以及定時器中斷，當(dāng)eCAP模塊捕獲到掃描信號同領(lǐng)方波的上升沿時，執(zhí)行eCAP模塊對應(yīng)的中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中。首先開啟定時器，當(dāng)定時時間到時再對探測器輸出信號采樣1次。定時器的定時時間決定了采樣點之間的時間間隔。當(dāng)采樣點數(shù)大于12 00時)，關(guān)閉定時器，算法開始執(zhí)行標(biāo)志位為1，判斷算法執(zhí)行標(biāo)志位為1后，對采集到的吸收信號數(shù)組執(zhí)行正交鎖相放大算法，提取二次諧波信號，并找到諧波信號的峰值點，執(zhí)行滑動平均算法，將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至嵌入式控制模塊中并進(jìn)行處理。最后，清除eCAP模塊中斷標(biāo)志位，算法開始執(zhí)行標(biāo)志位為0，開啟下一輪光譜信息采集過程。光譜信息提取算法的流程如下圖所示。

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