基于A(yíng)RM7的微弱信號采集系統設計與實(shí)現

2.3 采集電路設計

采集電路由差分放大器SSM2141、增益放大器LT1355、A/D芯片ADC12062和ARM處理器S3C4510B組成，如圖3所示。

差分放大器SSM2141將輸入的差分信號再次轉換成單端信號。高速運放LT1355將單端信號放大，使其值符合A/D芯片輸入電壓范圍。

ADC12062作為模數轉換芯片，具有12位采樣精度，其基準電壓為4.096V。ADC12062采用CMOS工藝，具有低功耗的特點(diǎn)，功耗為75mW。 ADC有下降沿觸發(fā)中斷引腳，將此引腳與ARM的外部中斷引腳相連，ADC轉換完成以后，及時(shí)通知ARM讀取數據。

3 系統軟件設計

數據采集系統的軟件包括ARM初始化程序、中斷向量表和應用程序。

3.1 初始化程序和中斷向量表

系統啟動(dòng)時(shí)首先運行ARM內部ROM的BOOTLOADER程序，通過(guò)這段程序，可以初始化硬件、建立內存空間映射圖。BOOT LOADER程序基本流程圖如圖4所示。

1)存儲器初始化主要配置芯片內外存儲器介質(zhì)映射和實(shí)現地址空間的特殊存儲器。配置如下。

3.2 微弱信號處理算法的實(shí)現

本研究采用基于功率譜估計來(lái)實(shí)現數字相關(guān)算法，流程圖如圖5所示。

相關(guān)運算轉變?yōu)楣β首V計算，要對采集數據進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)和快速傅里葉反變換(IFFT)，其中FFT傅里葉算法是該程序模塊的重點(diǎn)，時(shí)間抽取(DIT)基2的FFT算法是較為合適的FFT算法。

圖6是FFT算法實(shí)現的基本框圖。在蝶形運算中，奇數序列和偶數序列分開(kāi)計算，因此設計了偶數序列存儲單元和奇數序列存儲單元。

3. 3 AD數據采集軟件的實(shí)現

ADC12062作為模數轉換芯片，采用外部中斷向ARM芯片報告數據轉換完成，然后ARM讀取數據到數據存儲區，當數據存儲區滿(mǎn)后，上位機會(huì )啟動(dòng)數據處理程序和上位機傳送數據程序。AD數據采集軟件的流程圖如圖7所示。