基于LabVIEW和DSP技術(shù)的FFT頻譜分析儀

　　(1)信號調理模塊設計
　　
　　信號調理模塊實(shí)現信號的輸入緩沖、放大和濾波。在系統中，信號的緩沖由集成運放組成同相跟隨器來(lái)實(shí)現。放大器采用TI公司的可編程放大器PAG103U，放大倍數的改變由DSP和邏輯控制器共同實(shí)現，設計中可對輸入通道信號分別進(jìn)行放大倍數控制。調理模塊中的濾波器為低通濾波，主要用于對信號進(jìn)行抗混疊濾波，以確保信號的有效FFT分析。
　　
　　(2)A/D轉換設計
　　
　　A/D轉換的采樣率和分辨率是進(jìn)行數字采樣系統設計的主要指標。在設計中，A/D芯片采用AD7685，單通道最高采樣率可達250kS/s，輸出為16位并行輸出，比較電壓為±5V。
　　
　　(3)DSP芯片選用
　　
　　DSP是該系統進(jìn)行FFT運算的處理器，其精度、速度在很大程度上決定了FFT分析儀的性能?？紤]到FFT運算中實(shí)時(shí)性和精度方面的要求，設計時(shí)選用TMS320VC33浮點(diǎn)型DSP芯片[6]。
　　
　　(4)存儲器選用
　　
　　存儲器可用于存放大量的表格數據和一些臨時(shí)數據。因為DSP在作FFT運算時(shí)要用到大量正弦及其他數據表格，而通常固化DSP程序的閃存和DSP的數據交換較慢，為保證FFT的運算速度，可在FFT運算前，將表格數據存儲于DSP外的高速存儲器內。
　　
　　(5)USB接口芯片選用
　　
　　USB接口芯片是連接PC機和底層硬件的通信紐帶，USB總線(xiàn)有著(zhù)嚴格的電氣規范和時(shí)序要求，采用接口芯片可以減少電路設計的工作量，特別對于在實(shí)現5V與3.3VDSP的數據傳遞時(shí)，采用可同時(shí)兼容這兩種電壓的接口芯片，還省去轉換電路的設計。設計中選用Philips的高速USB2.0芯片ISP1362。數據采集器工作時(shí)，各主要模塊通過(guò)控制器后的基本流程如圖2所示。

　　4.2虛擬式FFT頻譜分析儀軟件設計
　　
　　該系統軟件包括DSP軟件的設計和應用程序的設計。
　　
　　4.2.1DSP軟件的設計
　　
　　DSP軟件由DSP主程序和中斷服務(wù)程序組成[4]。
　　
　　DSP主程序主要完成以下任務(wù)：(1)初始化USB芯片，讀入用戶(hù)設置的采樣頻率參數，并根據這個(gè)參數初始化時(shí)鐘，以產(chǎn)生正確的采樣時(shí)間信號；(2)讀入采樣通道參數并初始化AD7685；(3)讀入用戶(hù)放大倍數，設置可編程放大器。這些參數讀入完畢后，將采樣通道采集的數據通過(guò)USB口發(fā)送給PC側的LabVIEW軟件分析處理。
　　
　　中斷服務(wù)程序主要用來(lái)響應A/D所產(chǎn)生的中斷，在設計中，中斷服務(wù)的任務(wù)主要是讀取A/D轉換后的數據，并判斷其是否達到FFT點(diǎn)數，如沒(méi)達到則返回，反之，進(jìn)行FFT運算，并將數據傳遞給接口芯片。