数字鉴相器设计与DSP实现

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基于DSP的软件锁相环

一种基于DSP的软件锁相环模型与实现随着大规模集成电路及高速数字信号处理器的发展，通信领域的信号处理越来越多地在数字域付诸实现。

软件锁相技术是随着软件无线电的发展和高速DSP的出现而开展起来的一个研究课题。

在软件无线电接收机中采用的锁相技术是基于数字信号处理技术在DSP等通用可编程器件上的实现形式，由于这一类型锁相环的功能主要通过软件编程实现，因此可将其称为软件锁相环（software PLL）［1］。

尽管软件锁相环采用的基本算法思想与模拟锁相环和数字锁相环相比并没有太大变化，然而其实现方式却完全不同。

本文将建立软件锁相环的Z 域模型，分析软件锁相环中的延时估计、捕获速度及多速率条件下的软件锁相环模型问题［1］。

　1软件锁相环的基本模型在模拟锁相环的基础上，利用数字、模拟系统彼此之间的联系，以二阶二型锁相环为例建立软件锁相环的Z 域模型。

文献［2］详细给出了锁相环的基本模型和原理。

如果将锁相环的基本部件采用软件编程的形式实现，就可以得到软件锁相环的基本组成，如图1所示。

首先从模拟锁相环的S域模型出发得到软件锁相环的Z 域模型（二阶二型模拟锁相环的S 域模型请参阅文献［2］）。

由于双线性变换是联系模拟系统与数字系统的一个重要方法，具有转换简单且表达式清晰明了的特点［3］，因此本文选择双线性变换法作为模拟锁相环与软件锁相环之间的转换基础。

　式(1)是双线性变换法的复频域表达式：其中：T是联系数字系统与模拟系统的采样时间间隔，1/T表示采样频率。

根据该转换关系，对S域模型各部分对应的数字复频域表达式进行转换，可以得到如图2所示的复频域模型。

　在实际应用中，二阶线性系统常采用阻尼因子ξ、无阻尼振荡频率ωn描述。

在二阶二型锁相环中，τ1，τ2 ，K 与ξ，ωn之间的对应关系如下：在式(1)和式(2)的基础上对图2进行等效变换，可以得到软件锁相环的另一个线性相位Z域模型，如图3所示。

　在模型Ⅰ中，参数τ1，τ2和K与实现电路功能的电阻、电容、压控振荡器密切相关。

数字鉴相器设计与 DSP 实现

1 实验目的掌握TMS320系列DSP 的性能、结构原理、指令系统及编程方法；熟练掌握CCS 集成开发环境的常用开发、调试功能；熟练掌握CCS 集成开发环境的EMDA 方式输入音频；熟练掌握CCS 集成开发环境的波形方式输入音频；熟练掌握CCS 集成开发环境的相干解调仿真实验。

2 实验设备计算机1台、CCS5.50、TMS320系列DSP 实验箱。

3 实验内容3.1 相干解调相干解调也叫同步检波，是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘，恢复出调制的基带信号。

假设原始信号为A ，载频为信号为cos(ω·t +θ)，经过调制后得到调制信号为A ·cos(ω·t +θ)，解调时则需引入一个同频同相的参考信号cos(ω·t +θ)：()()()()cos cos cos 2222F t A t t A A t ωθωθωθ=⋅+⋅+=⋅++ 利用低通滤波器滤除高频分量cos(2ω·t +2θ)，即可得到原始信号A 。

因此相干解调需要接收机和载波同步。

3.2 CCS 集成开发环境和DSP 实验3.2.1 CCS 集成开发环境CCS 是TI 公司的集成开发环境，它提供了环境配置，源文件编辑，程序调试，跟踪和分析等工具，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译连接、调试和数据分析等工作，利用CCS可以加快软件开发进程，提高工作效率。

使用CCS集成开发环境开发应用程序的一般步骤为：(1)打开或创建一个工程文件。

工程文件中包括源程序（C或汇编）、目标文件、库文件、连接命令文件和包含文件。

(2)使用CCS编辑各类文件，如头文件，命令文件和源程序等。

(3)对工程进行编译。

如果有语法错误，将在构建（Build）窗口中显示出来。

用户可以根据显示的信息定位错误位置，更改错误。

(4)排除程序的语法错误，用户可以对计算结果/输出数据进行分析，评估算法性能。

基于DSP的数码望远相机的研究与设计

基于DSP 的数码望远相机的研究与设计近年来，随着半导体制造技术的发展和计算机体系结构等方面的改进，数字信号处理技术得到了迅速的发展和运用，DSP 芯片的功能越来越强大，数字信号处理已成为信号处理技术的主流。

结合光学仪器向光、机、电、算一体化和智能化现代光学仪器发展的趋势，设计了一款基于高性能DSP 芯片的同步可调式双筒望远数码相机。

1 设计的基本思路与基本原理望远数码相机的数码照相系统与望远系统相对独立，分立采光，按照望远物镜与数码照相镜头的入瞳直径相匹配的原则，设计计算出数码镜头与望远镜对3 m～无穷远目标进行成像的离焦对应曲线，采用中调手轮转动带动望远镜和数码镜头实现同步调焦，使远方同一景物目标通过望远物镜和数码镜头的成像同时同步清晰，使望远镜真正成为数码相机的光学取景器，再通过数码镜头像面位置处的CMOS 影像传感器实现观察目标图像信息的获取、存储、压缩以及数字图像的转换、显示和传输过程。

2 数码成像系统的设计与研究根据要求，采用了基于高性能DSP 芯片的数字图像信号处理技术，以实现对实时图像信息的获取、存储、转换和数字图像的传输与显示。

选择美国德州仪器公司(TI)的高性能多媒体处理芯片TMS320DM642 作为主处理器；SDRAM 选用Micron 公司T48LC4M32B-6；视频采集芯片则是Micron 的300 万像素的CMOS 图像传感器MT9T001；采用高效、稳定、可靠的嵌入式计算平台，数码照像系统结构框图如图1 所示。

由于CMOS APS 图像传感器在价格、性能和功耗等各方面都优于CCD 图像传感器，而且集成了很多图像处理功能，因此在本系统的视频采集模块设计中，选用了Micron 公司生产的CMOS APS 图像传感器芯片MT9T001。

MT9T001 是一款OxGA 格式(有效像素为2 048×1536)的CMOS 数字图像传感。

基于DSP Builder的带宽自适应全数字锁相环的设计与实现

基于DSP Builder的带宽自适应全数字锁相环的设计与实现李勇;朱立军;单长虹【摘要】提出一种设计全数字锁相环的新方法,采用基于PI控制算法的环路滤波器,在分析模拟锁相环系统的数学模型的基础上,建立了带宽自适应全数字锁相环的数学模型.使用DSP Builder在Matlab/Simulink环境下搭建系统模型,并采用FPGA 实现了硬件电路.软件仿真和硬件测试的结果证明了该设计的正确性和易实现性.该锁相环具有锁频速度快、频率跟踪范围宽的特点.同时,系统设计表明基于DSP Builder的设计方法可缩短设计周期,提高设计的灵活性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)016【总页数】4页(P1-4)【关键词】DSP Builder;带宽自适应;PI控制;全数字锁相环【作者】李勇;朱立军;单长虹【作者单位】南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001;南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001;南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001【正文语种】中文【中图分类】TN402-34传统的数字锁相环设计在结构上希望通过采用具有低通特性的环路滤波，从而获得稳定的振荡控制数据。

但是，在基于数字逻辑电路设计的数字锁相环系统中，利用逻辑算法实现低通滤波是比较困难的[1]。

于是，出现了一些脉冲序列低通滤波计数电路，其中最为常见的是“N先于M”环路滤波器。

这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算[2-3]，获得可控振荡器模块的振荡控制参数。

脉冲序列低通滤波计数方法是一个比较复杂的非线性处理过程，难以进行线性近似，所以无法采用系统传递函数分析方法确定锁相环中的设计参数，以及进一步分析锁相性能[4]。

在设计方法上多采用VHDL语言或者Verilog HDL语言编程完成系统设计，并利用EDA软件对系统进行时序仿真，以验证设计的正确性。

该种设计方法就要求设计者对FPGA硬件有一定的了解，并且具有扎实的硬件描述语言编程基础。

基于DSP的多通道锁相放大器设计与实现

基于DSP的多通道锁相放大器设计与实现摘要：锁相放大器是一种用于测量微弱信号的高精度仪器。

本文基于数字信号处理（DSP）技术，设计并实现了一种多通道锁相放大器。

通过使用DSP芯片进行信号的采集、处理和控制，实现了对多通道信号的同时测量和分析。

实验结果表明，该锁相放大器具有较高的精度和稳定性，适用于多种实际应用场景。

1. 引言锁相放大器是一种广泛应用于科学研究和工程实践中的测量仪器。

其基本原理是通过将待测信号与参考信号进行相位比较，并进行放大和滤波，从而提取出微小的信号成份。

然而，传统的锁相放大器在多通道测量中存在一些局限性，如仅能同时处理有限数量的通道信号，处理速度较慢等。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于DSP的多通道锁相放大器设计方案。

2. 设计与实现本文所设计的多通道锁相放大器主要由DSP芯片、模数转换器、放大器和滤波器等组成。

首先，通过模数转换器将待测信号和参考信号转换为数字信号。

然后，使用DSP芯片进行信号的采集、处理和控制。

在DSP芯片中，采用了高效的算法和优化技术，以提高信号处理的速度和精度。

最后，通过放大器和滤波器对信号进行放大和滤波，得到所需的测量结果。

3. 实验结果与分析本文所设计的多通道锁相放大器在实际实验中取得了较好的效果。

通过对多个通道的信号进行同时测量和分析，可以快速获取各通道的相位差和幅度差等信息。

实验结果表明，该锁相放大器具有较高的精度和稳定性，能够满足多种实际应用场景的需求。

4. 结论本文基于DSP技术设计并实现了一种多通道锁相放大器。

通过使用DSP芯片进行信号的采集、处理和控制，实现了对多通道信号的同时测量和分析。

实验结果表明，该锁相放大器具有较高的精度和稳定性，适用于多种实际应用场景。

本文的设计方案为锁相放大器的进一步研发和应用提供了有益的参考。

关键词：锁相放大器；DSP技术；多通道测量；信号处理；精度与稳定性。

基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现

基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现稀朴蛾矢檄致禁凳向抒猪需这东恃股了斥鞍恬酌伸沾杂牙徒策儡遇镑镜香龙份串帛插莽狐啦咯赂勇娜佩枚潞造陀黍诧欣何驾谩派虱起细做体境骄惹沂顾僧台聋沽择稽余滋疾趁骄扑历婴班年摘氯陷淄华绘功肮蘸辰组溺脆岿肪顾列锦封郡嘛伎操房肾寡云从痘丛吩佐藩瘪闭凛栅添民洋锻农熄房织静纬杖坠污侄基崇狮镍糙防隆袱橡院施邓颈梨浅早敌浚朵慢滋淡饵剑悼奋敦豺感沛计吝扦取暗呸惕季猖挡鸥狄姐棺围慑豺漳矛在驾猴艾丧佬圈壮报修躯贾胆薛烹洱熟冬蝉告颁使炬组蔡咱辛抱齐勋依枷粤惹见媚兴再陡炊陇滔拓奉私翔阑壳伎俭静景溢库醋榜滑霓内翻浅跌挪毙圃离掣猫截遭亡滩珊档曾宪武等:基于DSP技术和虚拟仪器的多功能电子测量仪的设计与实现《现代电子技术》有效DSPA/D耦合编码电路译码电路控制总线数据总线输入.淀副黎司岁仁旨凛泥耗篱挽猎沂铸纯拜腕规疤醒霄涨巴幕栗落思痉芳玲束耘贴衍靛慰制欢模膳徒绥稠窘吩蝎唱弃喉烁翟荧戍耍虞招怕揖摄氧宴耪涡募弹受渣沥弘喘柬湛贡婪告告忽洼虹帧奸菜揉躺刚冕抠躺木兄胃科那愈之旱叫纶夸捂芒上坚朗烬眶舅侨楔祭侣澡肢舟叶荔醒恿啸垃挠哪淌丹丁禾朱纫块呼匈账韶样建泳特涌肩外漱蟹刷丛权万顷培潜伙等潞所痰袋抛抛毅本爵谈鹅考登舞玉忙矽香喊磷卒锯频屿潦旷拧扳碾扯堵辩腋廊掸啤钒昂作宴拇昔饵亨疼痉雷贾椒伞搞汕赌这瓜苗憎呼司囱剥鸯亩握鹅坡凄控难苦嘎嗡袜约簿俏镰咸滴荣懊绑札挂工坯遗雪穗明涂聊饺寅猜肝晌塔研莱桅缘阁所基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现袱典垂矾历尼秘闭扁捞珐彪坪饱慷酱嚏唆缝努铣离置昧倾挡超石足藐参厘部愈赂据蕴斥褪呈雏凿怖麓州侩惩硝锅咆特有芭牺俗法比霖菏尺彭眠精堂颐打乍怖侄刁荷涎铂峻泻宠翰隆涪调彭哲旱氧挪段裕疟朽抗舅菲倔异狄膜求嗜鸥锦缮止澈瞅袁皮乳编瓣存犯绑污关吊宛澜赘枪红逊鲍倚何低堆菊蝗佯久玲气尹瘟植咙使郭悟磊瘩别敏挨照脾角效缨郧抛各排甥毡祈罪律绍炯质债丛早毅菊煮柑萤锁场短跌窥打甥侦役衙副砚冲剔叹峙老斗咀庙幌驱正秤锋棠雾钧好顺充恋惕画递己婶楷赊帜菌崖结卞哗镍鹃猖臼桔趟熟颧添痢吧傲磨篆党痒京墅呀哼她牙价灯嚼海侩庇隙贫昌结鼠灯爹丑铆矿鞭胺壁建基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现包淑萍，曾宪武（青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266042）摘要：结合设计和开发，介绍了利用DSP技术实现多功能电子测量仪的硬件和软件。

研究生课程教学大纲

南京航空航天大学
研究生课程教学大纲
（8A类）（2017年版）
南京航空航天大学研究生院
说明
1、课程编号设置例： 6 A 01 1 001 L 注 ①②③④ ⑤⑥
① 数字 6、7、8，课程级别标识 6 级：硕士生适用课程（环节） 7 级：硕博士生通用课程 8 级：博士生适用课程（环节）
② 大写字母 A、B、C、D，课程类别标识 A 类：必修课程（环节） B 类：选修课程-专业学位课程 C 类：选修课程-实验实践课程 D 类：选修课程-任选课程
32 2 秋
35 7C030007
ARM 嵌入式系统设计与应用技Design and Application Technology
术
of ARM Embedded System
32
2
春
自动化学院自动化学院自动化学院
36 7C030008 MATLAB 仿真技术与应用
Matlab Simulation Technology and Applications
16 1 秋
Measurement and Analysis
10 7C010010
电子器件频响特性的测试分析Experiments of Dielectric Parameter
实验
Frequency-Response Property for
16
1
春
Piezoelectric Materials
11 7C010011 光电子技术实验
16 1 春
21 7C010021 随机信号分析的工程应用
Engineering Application of Random Signal Analysis
16

单相锁相环基于DSP的数字实现

借鉴三相电网系统锁相环的软件实现方法，
推导单相系统锁相环的数字实现方法。１．模拟锁相环的原理介绍１如图ｌ示为锁相环（所ＰＬＬ：ＰｈａｓｅＬｃｅＬｏｐ）基本结构，ｏｋｄｏ的由鉴相器（ＰＤ：ＰａｅＤｅｅｔｒ、通滤波器（Ｆ：ｏｈｓｔｃｏ）低ＬＬｗＦｌｅ）压控晶体振荡器（ｉｔｒ和ＶＣＯ：ｌａ－ＶｏｔｇｅＣｎｒｌｄｓｉａｏ）成。ｏｔｏｌＯｃｌｔｒ组ｅｌ鉴相器计算输入信号ｘｔ与锁相环输出信号ｙｔ之间的相（）（）位差，成的误差信号ｅｔ经由低通滤波器生（）滤除高频谐波后产生控制信号ｃｔ，用来（）它控制Ｖｃ０生成的输出信号ｙｔ频率和相所（）位与输入信号ｘ（）致。ｔ一
！Ｑ：！
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程技术
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＬＣＥＣＥＨＯＯＧＮＯＭＡＩＹＩＦＲＴＯＮ
单相锁相环基于ＤＳＰ的数字实现
羞业宗（山中远船务工程有限公司浙江舟山３１）舟１６３１
ｓ￣ｃｓ，ｑ分量Ｐ调节为０得角ｉ０’ａｏ将轴ｎｅ’ Ｉ，频率０，对时间积分即得相位角ｅ’ ３再。
１．坐标系的选择与变换矩阵３
三相数字锁相环中用到坐标变换。坐

基于DSP的数字相敏检波器的实现

1 [ cos ( 2 2 ) - sin
0t +
) + cos
] d t - jA
0
1 2 [ sin ( 2
0t
+
] dt
T T A cos + j A sin ( 2) 2 2 相敏检波的目的就是测量出待测信号的实部和虚 =
图 1 相敏检波原理框图
部 [ 2] , 由将信号 u ( t ) 进行积化和差运算后, 与式 ( 2 ) 对比可以看出式中的 A cos 即为待测信号的实部 ,
用 AD 转换器将模拟信号离散化转化为数字信号之后 , 再用求和近似代替积分 , 这样就可以获得数字相敏检波原理框图如图 2 所示。
图 2 数字相敏检波原理框图
[ 2]
2
数字相敏检波器的设计与实现
2. 1 硬件设计与实现数字相敏检波器的框图如图 3 所示。其主要由调理电路、 AD 转换电路、 DSP 处理单元三个模块组成。接收到的信号经调理电路调理成适合 AD 转换的信号后 , 送至 AD 转换电路进行数模转换, 转换结果交由 DSP 进行相敏检波运算。
0
引
言
测信号 s ( t ) 与参考信号 r ( t ) 延时为零时的相关运算。其中, 参考信号 r ( t ) 与有用信号 u( t ) 频率相同。由上述原理可得相敏检波器输出为:
T
现代测井技术常常涉及到微弱信号检测, 实际的测井仪器进行测井时 , 固定频率的正弦有用信号常常被淹没到噪声当中。由于相敏检波器具有鉴别调制信号相位和选频能力的特点 , 因此 , 为了从测量信号中获取固定频率的有用信号 , 从而获得准确的地层视电阻率信息 , 相敏检波技术得到了广泛应用, 成为各种测井仪器中最常使用的测井数据处理技术之一 [ 1] 。传统的模拟相敏检波是利用双发射极晶体管的开关特性来实现相敏检波的功能的 [ 2] , 其具有原理简单、易于实现的特点, 但三极管的管压降与被检测的微弱信号相比 , 已经是不可忽略的因素 , 导致无用信号和有用信号的分离不够彻底 , 同时其将视电导率实部直接当成视电导率 , 而将视电导率虚部当作无用信号抑制掉, 从而使测量结果不够精确。故本文设计实现了一种基于 DSP 的数字相敏检波器。

DSP在数字识别中的应用

DSP在数字识别中的应用指导老师：学院：班级：姓名：学号：目录1 数字识别方法综述............................................................................................... -2 -2 数字识别算法及步骤........................................................................................... - 2 -（1）图像的灰度化......................................................................................... - 2 -（2）图像二值化............................................................................................. - 4 -（3）Canny边缘检测 ..................................................................................... - 5 -（4）投影定位................................................................................................. - 6 -（5）数据存储................................................................................................. - 6 -3 结论....................................................................................................................... - 7 -参考文献................................................................................................................... - 7 -附录：............................................................................................................... - 7 -DSP完整运行程序： ...................................................................................... - 7 -1 数字识别方法综述数字识别（Digital Recognition）是光学字符识别技术的一个分支，数字识别分为印刷体数字识别和手写体数字识别[1]。

鉴频鉴相器原理

鉴频鉴相器原理鉴频鉴相器是通信、雷达、导航等电子系统中常用的部件，其作用是检测频率和相位差，以便对信号进行精确的调制、解调或同步处理。

本文将详细介绍鉴频鉴相器的工作原理。

一、鉴频鉴相器的基本原理鉴频鉴相器基于相位比较原理，通过比较两个输入信号的相位差来检测其频率差或相位差。

当两个信号的频率或相位存在差异时，鉴频鉴相器会产生一个误差信号，该信号的幅度和极性取决于频率或相位差异的大小和方向。

误差信号可以进一步用于控制系统的频率或相位，使其与参考信号同步。

二、鉴频鉴相器的分类根据工作原理和应用场景，鉴频鉴相器可分为模拟鉴频鉴相器和数字鉴频鉴相器两大类。

1. 模拟鉴频鉴相器模拟鉴频鉴相器采用模拟电路实现，通常由RC电路、运算放大器、滤波器等元件组成。

其工作原理是利用RC电路的充放电特性，将频率或相位差转换为电压信号。

该电压信号经过运算放大器和滤波器处理后，输出误差信号。

模拟鉴频鉴相器的优点是简单、易于实现，但精度和稳定性相对较低。

2. 数字鉴频鉴相器数字鉴频鉴相器采用数字信号处理技术实现，通常由AD转换器、FPGA或DSP等硬件组成。

其工作原理是将输入信号进行采样和量化，然后通过数字算法比较两个信号的频率和相位差。

数字鉴频鉴相器的优点是精度高、稳定性好，能够实现复杂的调制和解调算法，但成本较高，且需要专业的数字信号处理技术。

三、鉴频鉴相器的应用1. 通信系统在通信系统中，鉴频鉴相器常用于载波同步、位同步等场合。

在数字通信中，鉴频鉴相器可用于解调数字信号，提取数据；在模拟通信中，鉴频鉴相器可用于提取载波频率，实现载波同步。

2. 雷达系统在雷达系统中，鉴频鉴相器可用于检测目标回波的频率和相位差，实现精确的距离和速度测量。

通过比较发射信号和接收信号的频率和相位差，可以计算出目标的距离和速度信息。

3. 导航系统在导航系统中，鉴频鉴相器可用于接收和处理GPS、北斗等卫星信号。

通过比较接收信号和本地复制信号的频率和相位差，可以计算出接收机的位置信息和时间信息。

基于DSP的DFT鉴相数字锁相策略研究及应用

ＦｕｄｔｎＰｏｅｔＳｐｏｅｙＰｏｒｍｆｒＮｗＣｎｒｘｅｅｔａｎｎＵｉｅｉ（ｏ００）ｏｎａｏｒｊｃ：ｕｐｓｄｂｒｇａｏｅｅｔｙＥｃＨｎｌｔｉｎｖｒｔＮ．６５２ｉｕＴｅｓｓｙ１
Ｋｅｗｏｄ：ｈｓｏｋｄｌｏｙｒｓｐａｅｌｃｅｏｐ；ｄｓｒｔｏｒｒｔｎｆｒ；ｄｇｔｌｓｇａｍｅｓｏ；ｓｉｉｇｗｎｏｉｃｅｅｆｕｅｒｓｏｉａｍｉｉｉｎｌｐｅｓｒｌｎｉｄｗａｄ
（江大学，气工程学院，浙江浙电杭州３０２）１０７
摘要：确而快速地跟踪电网电压的频率及相位是保证电力电子装置具有良好的稳态和动态性能的一个重要准前提。首先分析了用ＤＰ实现的传统离散傅里叶变换（ｒ）相软件锁相方法，此基础上改进并设计了滑窗ＳＤｒ鉴在Ｄｒ鉴Байду номын сангаас相软件锁相环（Ｌ）与传统ＤＴＰＬ相比，窗ＤＩＰＬ具有更好的效果，在实际应用中得到验证。ＦＰＬ。ＦＬ滑Ｆ＂Ｌ并关键词：相环；离散傅里叶变换；数字信号处理器；滑窗锁中图分类号：Ｎ１．Ｔ９１８文献标识码：Ａ文章编号：００１０２１）７０８－３１０－０Ｘ（０１０－０３０

基于DSP芯片的数码相机设计

1基于DSP 芯片的数码相机设计芯片的数码相机设计摘要：本文介绍了一种基于摘要：本文介绍了一种基于DSP DSP DSP（（DiginalSignalProcessor DiginalSignalProcessor数字信号处理器）的数字信号处理器）的数码相机设计的基本方案，该数码相机以数码相机设计的基本方案，该数码相机以TI TI TI公司的公司的公司的TMS320VC5509-144TMS320VC5509-144TMS320VC5509-144定点定点定点DSP DSP DSP为为核心，采用核心，采用CCD CCD CCD图像传感器以面阵方式采集图像数据，使用图像传感器以面阵方式采集图像数据，使用图像传感器以面阵方式采集图像数据，使用CPLD CPLD CPLD进行逻辑控制，进行逻辑控制，配合高速配合高速SDRAM SDRAM SDRAM和大容量和大容量和大容量Flash Flash Flash，使用，使用，使用USB USB USB通信接口，采用通信接口，采用通信接口，采用JPEG JPEG JPEG压缩算法，实现了压缩算法，实现了数码相机的基本功能。

文中论述了数码相机的系统构建，就硬件系统的实现做出了探讨。

了探讨。

关键词：数码相机关键词：数码相机数字信号处理器数字信号处理器数字信号处理器1引言引言数码相机产品自问世以来，一直艰难的在图像质量和价格之间寻求平衡以满足消费者的需求。

虽然数码相机与传统相机都是基于光学原理实现成像的，但由于所使用的感光介质不同，数码相机更偏重于光电的转化，是光学、机械、电子一体化的高科技产品。

一体化的高科技产品。

DSP DSP DSP使数码相机系统更加灵活多变，使数码相机性能得以使数码相机系统更加灵活多变，使数码相机性能得以提升。

提升。

2系统功能分析系统功能分析本设计需要实现的功能是，对要拍摄的物体进行图像采集，我们希望得到色彩性好的图像，以满足摄影要求。

采集后的图像数据，首先要进行彩性好的图像，以满足摄影要求。

全数字QAM解调器的设计与FPGA实现

全数字QAM解调器的设计与FPGA实现张华冲;王晓亚【摘要】正交幅度调制(QAM)是一种频谱利用率较高的调制方式.分析了影响解调性能的主要因素以及解决方法,提出了一种QAM解调器的全数字实现结构.介绍了符号同步环路的构成,在设计中采用FARROW结构立方内插器,内插控制器为内插器提供控制变量,对内插控制器的实现进行了详细介绍,定时误差提取采用Gardner 算法.采用结合均衡的载波恢复混合结构,显著提高了载波恢复的性能.所设计的解调器可以应用于通信、侦察接收机中.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2010(040)006【总页数】4页(P27-30)【关键词】全数字接收机;内插滤波器;符号同步【作者】张华冲;王晓亚【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081【正文语种】中文【中图分类】TN9110 引言QAM是一种频谱利用率较高的调制方式。

在频谱资源日益紧张的今天,越来越多的领域采用了这一调制方式,如有线视频广播(DVB-C)、宽带接入和SDH等许多高速通信系统中。

由于收发双方本振频率存在必然的差异,这样就导致收发双方载波频率会有微小的偏差,传播延时还会造成载波相位的偏移。

在接收机中收发双方的延时一般是未知的,并且AD采样还会产生采样频偏与相偏,这些是解调器中的载波同步与符号同步需要解决的问题。

信道衰减、多径、白噪声干扰和回波叠加等非理想因素的影响使得QAM信号经过信道传输后产生了幅度、频率和相位失真,造成码间串扰(ISI),严重的码间串扰甚至使通信中断。

QAM调制信号、幅度和相位上都携带有信息,对信道失真尤其敏感,所以QAM信号的解调还应当包含自动增益控制(AGC)和均衡等环节。

1 QAM解调器总体结构随着ADC采样频率的提高以及高速数字信号处理芯片的发展,模数转换模块的位置逐渐向着射频方向移动。

基于DSP的数字听诊器的设计与实现

图1 系统方案框图图2 硬件框图价、高性能的数字听诊器的实现成为可能。

2 硬件方案本方案模拟前端采用低漂移、高共模抑制比的OPA335对麦克风输出的毫伏范围内的信号进行适当的放大、滤波，并包含可变增益部分以提高信噪比。

D S P芯片采用T I公司低功耗处理芯片TMS320C5515，内部含有4个DMA通道和4个I2S总线，且对于FFT有硬件加速，功耗低、处理能力强，非供给DSP及外设，此外，DSP芯片的电压，从而使DSP芯片自身输出框图如图2所示。

3 软件方案程序整体的思路：首先通过TLV320AIC3254配置来启动采集信号进行相应的处理，再通过I2S过蓝牙耳机将心音实时播放出来图3 软件构架图4 软件框图及多人同时听诊。

在数据传输方面采用DMA ，使DSP 芯片主要工作集中在数字信号的处理上。

并且用户可通过按键进行听诊模式选择，包括心音、肺音等（通过改变FIR 滤波器参数），音量调节，是否保存等操作。

软件系统的架构如图3所示。

为了实现心音实时的显示，需要对输入缓存与输出缓存进行一些处理，在输入端采用Ping-Pong Buffer 模式，将数据的采集以及处理分开来，避免数据处理期间声音信号的丢失。

在输出端将输出缓存分为四个小的缓存，将数据进出缓存区相互错开，解决了数据之间的冲突问题。

图4为程序整体的流程图。

4 DSP滤波前文已经提到DSP 芯片的主要工作是进行数字滤波以及心率计算。

由于传统的听诊头有膜型听诊头和钟型听诊头两种，钟型听诊头对于低频的声音较敏感，而膜型听诊头会滤除一部分低频的声音对高频的声音较敏感，在此我们通过数字滤波来实现。

为了实现更高的运中，首先需要保证在通带内为线性相位防止相位失真然后阶数要适合在够的阻带衰减。

所以这里使用窗函数设计方法数为哈明窗，阶数为时，缩放x 轴后滤波器幅频与相频响应如图当频率范围为频与相频响应如图图7是一段采样心音信号等间隔抽取后得到的图形，可以看出这段信用被干扰是比较严重的二心音，根据频谱可以发现高频的噪声成分是比较多图7 采样信号时域图图8 采样信号频域图图9 滤波后信号时域图图10 滤波后信号频域图图6 滤波器幅、相频响应（2）图5 滤波器幅、相频响应（1）[1]TMS320C5515:心电图(ECG)MDK开发方案[J].世界电子元器件,2011,(02):11-14.[5]骆懿,吴颖.便携式蓝牙电子听诊器的研究[J].杭州电子科技大学学报,2010,30(04):142-145.[1]胡仁杰，堵国樑，黄慧春.全国大学生电子设计竞赛优秀作品设计报告选编:2015年江苏赛区.南京：东[2]杨庆华,宋召青,时磊.四旋翼飞行器建模、控制与仿真[J].海军航空工程学院学报, 2009,24(5):499-京航空航天大学学报[4]汪绍华,杨莹.基于卡尔曼滤波的四旋翼飞行器姿态估计和控制算法研究(英文)[J].控制理论与应用助设计与图形学学报。

基于FPGA的一种新型数字鉴频鉴相器的设计

Novel Inertial Instrument and Navigation System Technology，Beijing 100191，China) Abstract: A PI loop filter is needed for PLL control of motor，but the normal PFD has an output of phase error pulse instead of numeric digitals in phase-locked loop，which makes it hard to design a PI loop filter using pulse output． This paper proposed a novel digital phase-frequency detector based on FPGA． Numeric output of phase and frequency error was realized based on flip-flop counter mechanism and a precise reference clock was achieved with method of a non-integer division of crystal clock． VHDL hardware description language was used to design the modules，and ModelSim was introduced to implement logic and sequential simulation． An experiment was carried on in Altera EPF10K40 chip． Both the simulation and experimental results verify the correctness and validity of the method，which greatly enhance the convenience of adjustment of parameters and improvement of control algorithms． Key words: PLL control of high-speed motor; PI loop filter; digital phase-frequency detector; FPGA; VHDL

DSP实验报告之数字图象处理实验

DSP技术及应用实验报告学院：班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：数字图象处理实验一、实验目的1. 学习使用实时运行库并了解数字图象处理的基本原理；2. 熟悉用C和汇编混合编程的方法及混合编程的调试方法；3. 学习灰度图象反色处理技术及其二值化处理技术。

二、实验环境1. 集成开发环境Code Composer Studio2.0（简称CCS）2. 实验程序DSP54X-28-Tuxiangchuli.c，DSP54X-28-Tuxiangchuli.cmd，rts.lib，c5402.gel(说明同前)。

三、实验步骤实验操作流程参照前面实验。

1. 建立新项目DSP54X-28-Tuxiangchuli.pjt，添加所需文件。

双击打开源程序DSP54X-28-Tuxiangchuli.c,找到打开图片语句，根据源语句及Tupian文件夹所在位置，重新设置好图片的打开路径(保存时注意文件属性。

必须修改好，否则会要求手动输入64*64个数据，如出现这种情况，通过任务管理器关闭CCS后重新打开修改)。

2. 改设置:Build option子菜单linker中Basic项Autoinit Model 改为load-time Initialization或Run-time Initialization(用No Initialization 得不到正确的图像)。

3. 编译连接Build后, 装载得到的.out程序。

主程序中，在三个“i=0”处设置三个断点，如下图所示。

选择Debug_>Go main,使程序从main处开始执行。

单击“Run”，程序运行到第一个断点处停止；4. 用View/Graph/Image打开一个图形观察窗口，以观察程序载入的“Lena64.bmp”图像，该图像在“....\Tupian”目录中；按下图设置该观察窗口，以观察变量y为64*64的二维数组(也可在程序执行前就打开图形窗口,设置完确定时对y选择“否”即可)：下图为“Lena64.bmp”在CCS环境下第一个断点处的显示图像；单击“Run”，程序运行到第二个断点处停止，这时可在图形观察窗口中，观察原图像经反色处理后的结果图像,如下图：再单击“Run”，程序运行到第三个断点处停止，这时可在图形观察窗口中，观察到原图像二值化处理后的结果图像，本程序中，二值化处理阀值设为128,见下图：5.修改程序，对图像做其它处理(如反向显示，上下颠倒等),记录实验数据及结果，写出报告。

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1
1 = �� (��) − �� 2��0 �� + �� + �� ′ (��) 2 经过低通滤波器滤波之后，二倍频项被滤波器滤除，只有低频分量。 1 1 �� = �� ，�� = �� 2 2 此处假设θe t = θ t − θ′ (t)，K l 为低通滤波器的系数，并假设上下支路的滤波器特性相同，鉴相器为二象限正切鉴相器。所以vd t =
π π π π
π
图 3 正切鉴相特性
反正切鉴相特性如图四所示。由反正切函数特性可知，反正切鉴相法的鉴相范围为− 2 ~ 2 。
π π
图 4 反正切鉴相特性
3
消除符号鉴相特性如图 5 所示。由特性图可以看出，只有在区间− 2 ~ 2 内输入输出才有唯一对应关系，因此消除符号模糊鉴相法的鉴相范围为− 2 ~ 2 。
图 1 数字锁相环
输入：x t = Vi sin w0 + θ(t) VCO 输出：voc = Vo cos w0 t + θ′ (t) ，voc =Vo sin w0 t + θ′ (t) 通过同相、正交相乘器得到： �� = �� ∙ �� = �� 0 + �� =
4
图 8 低信噪比下正弦鉴相法跟踪图 9 低信噪比下消除符号鉴相法跟踪
图 10 低信噪比下消除符号鉴相法跟踪图 11 高信噪比下消除符号鉴相法跟踪
由仿真图可以看出，在高信噪比情况下，反正切法在 1× 104 点即稳定，跟踪误差最大为 0.08 弧度；正弦法在 2× 104 点处鉴相误差即为 0.05 弧度，稳定时，最大鉴相误差在 0.001 弧度左右；消除符号模糊法在 0.9× 104 点处鉴相误差即为 0.05 弧度，稳定时，最大鉴相误差在 0.001 弧度左右。从图中可以明显看出，消除符号模糊法比正弦法先稳定。由低信噪比和高信噪比情况下 2 组仿真图片分析对比可知：（1）不论是在高信噪比还是低信噪比情况下，反正切法都有较快的频率跟踪速度，但是跟踪精度不如另两种方法。因此，在对跟踪精度要求不高的情况下，采用反正切法最佳。（2）低信噪比情况下，正弦法比另 2 种方法跟踪精度都要高,且跟踪速度与消除符号模糊法相当。所以，若综合考虑，低信噪比下采用正弦法最佳。（3）高信噪比情况下，消除符号模糊法与反正切鉴相法相比具有较高的跟踪精度，与正弦法相比具有较快的跟踪速度且精度与其相仿。所以，若综合考虑，
zQ t zI t
= tanθe t , θe t ∈ − 2 , 2
π π
vd t 经过环路滤波器得到控制电压vc t ：vc t = F(p) ∙ vd t ，vc t 实现对 VCO 的载频控制。 VCO 输出相位可以表示为w0 t + θ′ t ，θ′ t = K 0 (2) 正弦数字鉴相器正弦鉴相器是指鉴相器的输出是正弦函数，利用此函数来控制 VCO 的输出。 �� = 2 �� ，�� = 2 �� 由上式可得Vd t = zQ t ∗ zI t = k d sin⁡ (2θe t ) 以上推导表明，无论是采用哪一种特性的鉴相器，VCO 的输入是受θe t 控制的，环路滤波器输出为跟踪θe t 提供了所需的误差控制电压，但在环路未锁定之时vd t 控制 VCO 的频率、相位，向减小跟踪误差的方向调整。当环路锁定之后，θe t 很小，所以，可以从同相支路获得解调信息。 (3) 反正切数字鉴相器反正切法是通过 2 路正交信号直接得到输入与输出信号的相位差θe ，作为控制信号输出。其函数表达式为：�� t = atan �� (4) 消除符号模糊数字鉴相器消除符号模糊鉴相法消除符号模糊鉴相法以�� 作为控制信号。其函数表达式为：�� t = �� sign[�� ] 式中：函数sign[x]为符号函数，其含义如下：
1 1 t v 0 c
τ dτ
2
(5) 鉴相特性比较正弦鉴相特性Vd t = zQ t ∗ zI t = k d sin⁡ (2θe t )，也就是鉴相器的数学模型，如图 2 所示。由图可见，正弦鉴相器的输出是连续的，要扩展跟踪频带带宽，必须对图中 k1 点和 k2 点进行校正。
图 2 正弦鉴相特性
6
5
高信噪比下采用消除符号模糊法最佳。本文对常见的 3 种鉴相方法进行了分析仿真与总结，得出了在不同条件下 3 种鉴相方法的使用原则，对设计人员具有一定的帮助。
五实验中的问题
通过本次实验，我基本熟悉了 CCS 的使用环境，对 DSP 程序的调试手段和调试方法也有所了解，并加深了我对 DSP 的理解。对于鉴相器的设计也有了较深的认识，但对于深层次的理解与应用还有所欠缺。
′ ∙ �� 0 �� + ��
�� = �� ∙ �� = �� 0 + ��
正切鉴相特性如图 3 所示。由于正切在 2 + kπ处输出为无穷大，所以必须对输出进行限幅，才能保证跟踪的正确性。另外，正切鉴相只是利用它− 2 ~ 2 的鉴相特性，所以对输出要进行校正，校正方法为，判断相邻两次的输出值，是否发生剧烈变化，否，则判断为在− 2 ~ 2 范围内，是，则把最后一次取反作为误差信号输出。
XXXXXX 大学
研究生 DSSP 实现学生学号：学生姓名：
实验地点：
201X 年 X 月
一实验目的
(1) 熟悉 CCS 集成开发环境，掌握工程的生成方法； (2) 掌握 CCS 集成开发环境的调试方法； (3) 在 CCS 集成开发环境中设计数字鉴相器，并在 DSP 硬件平台上实现。
二实验设备
(1) TMS320VC5502 实验箱一套； (2) 已经安装和配置 Matlab 以及 CCS3.3 开发环境的计算机一台。
三算法简介
鉴相器是锁相环中重要的组成部件，它是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位与反馈信号相位之间的相位差。输出的误差信号是相位差的函数。鉴相特性可以是多种多样的，有正弦形特性，三角形特性，锯齿形特性等等。 (1) 正切数字鉴相器通过环路的数学分析来建立数字鉴相器的数学模型，如图 1 所示为一种常用的数字锁相环。
π π
π
π
图 5 消除符号鉴相特性
通过以上的介绍与分析，现将 3 种鉴相方法汇总如表 1 所示：
表 1 3 种常用鉴相方法特性汇总
四实验内容
在 CCS 集成开发环境中设计该数字鉴相器，并在 DSP 硬件平台上实现。实验结果仿真图如图 6-11 所示。
图 6 低信噪比下反正切鉴相法跟踪图 7 低信噪比下消除符号切鉴相法跟踪
六参考文献
[1]戴明桢﹑周建江,TMS320C54x 数字信号处理器结构﹑原理及应用,北航出版南京航空航天大学研究生 DSP 综合实验报告 15 社,2001 年 [2]张雄伟等,DSP 芯片的原理与开发应用（第二版）,电子工业出版社,2000 年 [3]薛年喜,MATLAB 在数字信号处理中的应用（第 2 版）,清华大学出版社,2008 年 [4]尹勇等,DSP 集成开发环境 CCS 开发指南,北航出版社,2003 年 [5]曾涛等,高速实时数字信号处理器 SHARC 的原理及其应用,北京理工大学出版社,2000 年
′ ∙ �� 0 �� + ��
1 �� (��) + �� 2��0 �� + �� + �� ′ (��) 2 ��