基于PCI總線(xiàn)和DSP技術(shù)的虛擬儀器系統設計

2 FFT算法的實(shí)現
系統需要針對DSP數據采集模塊，開(kāi)發(fā)并實(shí)現對模擬信號的采集以及對數據進(jìn)行FFT（快速傅立葉變換）算法處理的程序。
作為一般的情況，設：x(n)和X(k)都是復數，因為從實(shí)際計算過(guò)程看，實(shí)數和復數沒(méi)有區別，唯一不同的是：實(shí)數的虛部為零，表達式簡(jiǎn)單些。而運算過(guò)程所有的計算都是對實(shí)數進(jìn)行的，如果信號或頻譜是復數，就把最后計算的結果再組合成為復數分量。FFT運算的基本單元是“蝶形單元”，其蝶形運算的基本形式如下式所示：

所有蝶形單元的運算可統一表示為

(1)

式(1)中，A和B是蝶形單元的輸入，C和D是輸出。同時(shí)將表示為

(2)

式(1)可以表示為虛部和實(shí)部形式，帶下標R的字符表示實(shí)部，帶下標I的為虛部，即

(3)

根據算法原理和上面的說(shuō)明，用C語(yǔ)言編制出一個(gè)按時(shí)間抽取的FFT算法程序，結構上分為幾個(gè)部分：首先是碼位的倒置，然后根據計算的點(diǎn)數確定蝶形運算的級數，接著(zhù)是逐級進(jìn)行蝶形運算，完成FFT運算。

3 應用控制軟件的設計

圖6 控制軟件功能模塊框圖

整個(gè)應用控制軟件的功能模塊框圖如圖6所示。
基于以上的控制功能模塊圖，選擇使用VC++來(lái)實(shí)現本系統應用軟件的人機界面以及對系統的控制功能。VC++的開(kāi)發(fā)環(huán)境集編輯、編譯、連接、調試、向導等多項功能于一體，并且提供了目前成為業(yè)界標準的MFC（MicrosoftApplication Foundation Classes）類(lèi)庫。

我們開(kāi)發(fā)的虛擬儀器系統PC端控制軟件可實(shí)現數據波形顯示、端口配置、內存讀寫(xiě)以及對儀器的控制功能，其主界面如圖7所示。

圖7 程序主界面

結語(yǔ)
本設計實(shí)現了基于DSP技術(shù)與PCI總線(xiàn)的數據采集處理卡，開(kāi)發(fā)了虛擬式實(shí)時(shí)多通道FFT頻譜分析儀的應用程序以及主機監控界面。通過(guò)在數據采集卡上集成DSP，使得該卡不但能實(shí)時(shí)不掉點(diǎn)地采集外界信號，而且能在卡上實(shí)現數字濾波、FFT頻譜分析。

整個(gè)系統經(jīng)過(guò)綜合調試和嚴格測試后，達到設計需求，業(yè)已投入實(shí)際使用。