基于DSP，如何设计一款光谱信息感知模块？

基于DSP的光谱信息感知模块设计将是下述内容的主要介绍内容，通过这篇文章，小编希望大家可以对设计的相关情况以及信息有所认识和了解，详细内容如下。

一、DSP的工作原理

DSP（数字信号处理器）的原理主要涉及接收模拟信号，将其转换为数字信号，对数字信号进行修改、删除、强化等处理，并在其他系统芯片中将数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。DSP芯片的工作原理可以概括为以下几个步骤：

1、信号采集：DSP首先接收外部输入的模拟信号。

2、数字信号处理：DSP将模拟信号转换为数字信号（0或1），然后对数字信号进行运算处理，如滤波、估值、增强、压缩、识别等，以得到符合人们需要的信号形式。

3、输出处理后的信号：DSP在其他系统芯片中将处理后的数字数据解译回模拟数据或实际环境格式，以便在音响、通信系统等中应用。

DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，用来快速地实现各种数字信号处理算法。这种设计使得DSP在实时运行速度上远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。

DSP的应用广泛，包括但不限于音响系统中的音场控制器、通信系统中的信号处理等。例如，在音响系统中，DSP芯片能够通过数字信号处理技术对声音信号进行加工和优化，提升音响的播放效果。此外，DSP还具有ANC（主动式噪音控制）功能，通过高速运算处理环境中的噪音信号，虽然目前完全消除噪音仍很困难，但可以将噪音降低到较低水平。

二、基于DSP的光谱信息感知模块设计

以DSP为核心的光谱信息感知模块产生激光器驱动信号、采集光电探测器输出信号并计算与浓度相关的二次谐波信号。

1、硬件设计

采用美国德州仪器的TMS320F2835为主控芯片，主频150 MH2,含32位浮点处理单元、6个增强型捕获(eCAP)模块、3个32位定时器、3个串行通信接口(SC1)模块。光潜信息感知模块主要实现两大功能: 一是产生激光器驱动信号，控制激光器的扫描波长范围:二是采集光电探测器输出电信号，从中提取浓度信息并发送给嵌入式控制模块，利用2片直接教字杨率合成(DDS)芯片(型号为AD9834)分别产生5H2的扫播信号和5KHz的调制信号。

通过放大电路将信号幅值放大到日标范围内，再采用加法电路将2个信号叠加，最终形成激光器的驱动信号，采用比较器芯片(型号为LN393)将扫描信号与直流电压信号进行比较，生成与扫描信号同领的方波信号来精准地控制采集电路买样的起始点，在采集电路中，首先对探测器的输出信号进行弧放大与隔离外理，然后使用普通I/O口来模拟事行外围设备接口(SP)以控制16位ADC(型号为AD7902)芯片并采售探测器的输出信号。

2、光谱信息采集算法与流程

上电后，对DSP、各个芯片及接口进行初始化，产生激光器驱动信号，允许eCAP模块中断以及定时器中断，当eCAP模块捕获到扫描信号同领方波的上升沿时，执行eCAP模块对应的中断服务程序，在中断服务程序中。首先开启定时器，当定时时间到时再对探测器输出信号采样1次。定时器的定时时间决定了采样点之间的时间间隔。当采样点数大于12 00时)，关闭定时器，算法开始执行标志位为1，判断算法执行标志位为1后，对采集到的吸收信号数组执行正交锁相放大算法，提取二次谐波信号，并找到谐波信号的峰值点，执行滑动平均算法，将数据通过串口发送至嵌入式控制模块中并进行处理。最后，清除eCAP模块中断标志位，算法开始执行标志位为0，开启下一轮光谱信息采集过程。光谱信息提取算法的流程如下图所示。

以上便是小编此次带来的全部内容，十分感谢大家的耐心阅读，想要了解更多相关内容，或者更多精彩内容，请一定关注我们网站哦。