基于stm32f4的高速信号频谱分析仪的设计与实现.doc
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1、基于stm32f4的高速信号频谱分析仪的设计与实现摘要本系统是以STM32F407为核心,主要采用FIFO来做高速缓存。高速信号先通过AD采样,然后先将采样后的数据给FIFO先缓存处理,然后再通过STM32F407进行加Blackman预处理,再做1024个点FFT进行频谱分析,最后将数据显示在LCD12864上,以便进行人机交互!该系统可实现任意波形信号的频谱显示,以及可以自动寻找各谐波分量的幅值,频率以及相位并进行8位有效数据显示。系统设计任务一、任务设计并制作一个高速频谱分析仪。1系统方案本系统由前置匹配放大电路,AD采样电路,高速FIFO缓存电路,以及液晶显示电路组成。其中高速数据缓存
2、电路,以及高精度的显示数据是本次设计的难点!下面分别论证这几个模块的选择。 1.1测量方法的论证与选择1.1.1 MCU处理器的比较与选择做DSP处理主要是要考虑到运算速度。在处理器的选择上通常可以采用8位,16位或者32位的MCU,但由于在处理信号的过程中,通常会遇到快速傅里叶FFT算法,所以会遇到大量的浮点运算,而且一个浮点数要占用四个字节,故在处理过程中要占用大量的内存,同时浮点运算速度比较慢,所以采用普通的MCU在一定时间内难以完成,所以综合考虑运算速度和内存大小等因素。本系统采用32位的STM32F407做为核心DSP处理器件,该芯片具有1MB的Flash闪存空间,196KB的SRA
3、M空间,并且时钟频率达到了168MHz。程序运行于168MHz主频时,通过Flash取指令(不是内部SRAM),通过Dhrysone测试得到210DMIPS,主要采用ART加速器,可以最大限度的消除Flash存储器较慢从而限制MCU性能的发挥,这可以使CPU可以在所有工作频率下近乎零等待的方式,从Flash中运行程序。还有就是STM32F407带有硬件FPU处理单元,这样可以不用软件算法实现浮点运算,而直接采用硬件来实现浮点运算,这样就减小了编译器生成的代码量,并且使用更方便,浮点数只占用四个字节就可以表示的数据范围很大,因此不用担心计算后的数据溢出问题!进一步提高运算速度。1.1.2 采样方
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