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基于μC/OS-Ⅱ的倍频程分析系统的研究

作　者: 高凤春
导　师: 陈章位
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 倍频程分析多抽样率信号处理 μC/OS-II 实时操作系统 DSP
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

针对国内声信号分析系统中存在分析精度偏低、算法陈旧、无法实现高性能实时分析等缺点提出了新的基于多分辨率理论的实时倍频程分析算法。同时将实时操作系统μC／OS-Ⅱ引入以DSP为处理器的嵌入式系统中，解决了传统的DSP系统平台中前后台式的程序框架造成的实时性能不足、程序柔性不够、不易系统升级及后期维护等问题。第一章首先介绍了声信号分析系统的发展及现状以及声学分析的重要方法一倍频程分析方法；然后对实时操作系统的起源、应用现状及前景进行了阐述；同时也介绍了相关实时分析系统和DSP技术的发展趋势。第二章介绍了声信号倍频程分析的基本概念，包括声音信号的性质、主观评价标准和倍频程分析方法的定义等；接着讨论了进行数字信号处理的基本方法，包括FFT，加窗过程，滤波技术及谱估计技术。第三章具体阐述基于多抽样率的倍频程分析算法原理。首先讨论了传统时频域的倍频程分析方法的缺点；然后论述了多抽样率信号处理理论，在此基础上给出了一个完整的声信号多分辨率倍频程分析算法的实现方案。第四章首先介绍了实时操作系统μC／OS-Ⅱ的特点、内核结构和运行模式等，对该系统的移植做了分析与研究，然后对在TI的TMS320C67系列DSP上的进行移植做了讨论。第五章对分析仪的硬件系统做了介绍，先后以前后台形式和RTOS的形式对算法的实现过程做了描述和对比，总结了它们的优缺点。对算法结果进行比较。第六章总结了课题所取得的成果，并对需要进一步研究的方向做了展望。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章综述  8-18
  1.1 声信号分析系统  8
  1.2 倍频程分析及其研究背景  8-9
  1.3 DSP技术的发展与应用  9-12
    1.3.1 DSP的发展历程  9-10
    1.3.2 DSP技术的发展方向  10-12
  1.4 实时操作系统(RTOS)  12-15
    1.4.1 实时操作系统概述  12-13
    1.4.2 实时操作系统起源与发展  13
    1.4.3 实时操作系统的应用领域  13-14
    1.4.4 实时操作系统的发展趋势  14-15
  1.5 基于μC/OS-II的倍频程分析系统的意义  15-16
    1.5.1 实时操作系统μC/OS-II简介  15
    1.5.2 基于μC/OS-II的倍频程分析系统的意义  15-16
  1.6 课题概况  16-18
    1.6.1 研究内容  16-17
    1.6.2 研究方法  17
    1.6.3 创新点  17-18
第二章声学分析基本概念与数字信号处理技术基础  18-35
  2.1 声音的性质  18-20
    2.1.1 声压和声压级  18-19
    2.1.2 声强和声强级  19
    2.1.3 声功率级  19-20
  2.2 声压的主观评价  20-22
    2.2.1 等响度曲线  20-21
    2.2.2 计权声级  21-22
  2.3 声学测量的倍频程方法  22-25
    2.3.1 倍频程定义  22-24
    2.3.1 倍频程分析方法  24-25
  2.4 数字信号分析的理论基础  25-35
    2.4.1 快速傅立叶变换  25-26
    2.4.2 信号加窗过程  26-27
    2.4.3 数字滤波  27-30
    2.4.4 信号的谱估计  30-35
第三章多分辨率倍频程分析算法  35-52
  3.1 传统倍频程分析算法实现过程  35-37
    3.1.1 传统的基于时域算法的倍频程分析  35-36
    3.1.2 传统的基于频域算法的倍频程分析  36-37
  3.2 多抽样率信号处理  37-41
    3.2.1 多抽样系统  38
    3.2.2 抽取过程分析  38-41
  3.3 基于多抽样率的倍频程分析算法  41-52
    3.2.1 算法原理  41-42
    3.2.2 抽取滤波器的设计  42-46
    3.2.3 频段及其频带的划分  46-48
    3.2.3 算法计算量的优化  48
    3.2.4 算法实现过程的其它问题  48-52
第四章实时操作系统μC/OS-II  52-68
  4.1 μC/OS-II的特点  52-53
  4.2 μC/OS-II的任务管理及调度  53-58
    4.2.1 任务  53-54
    4.2.2 任务控制块(Task Control Block)  54-56
    4.2.3 任务调度(Task Scheduling)与就绪表(Ready List)  56-58
    4.2.4 任务间的通信  58
  4.3 μC/OS-II的系统移植  58-68
    4.3.1 μC/OS-II移植的要求与C语言工具  59-63
    4.3.2 μC/OS-II在TI TMS320C67xx DSP上的移植  63-66
    4.3.4 μC/OS-II移植的测试  66-68
第五章基于μC/OS-II的倍频程分析算法实现  68-81
  5.1 分析仪的硬件系统  68-69
  5.2 前后台系统的算法实现  69-72
    5.2.1 采样DSP程序实现  69-71
    5.2.2 控制DSP程序实现  71-72
  5.3 基于μC/OS-II的算法实现  72-77
    5.3.1 采样DSP任务实现  73-75
    5.3.2 控制DSP任务实现  75-77
  5.4 算法的分析结果  77-81
第六章总结与展望  81-83
  6.1 总结  81-82
  6.2 展望  82-83
攻读硕士期间已发表和录用的论文  83-84
参考文献  84-88
致谢  88

基于μC/OS-Ⅱ的倍频程分析系统的研究

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