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基于DSP的自适应随机共振小信号检测系统的研究

作　者: 罗子健
导　师: 杨祥龙
学　校: 浙江大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 随机共振 DSP EDA PCI总线数据采集
分类号: TB535
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

随机共振检测技术与传统的弱信号检测方法(如相关、平均叠加或滤波等)不同，它可以把部分噪声能量转换成信号能量，实现增强信号能量的同时去除噪声，从而提高了信噪比。本文以弱信号检测为研究对象，以随机共振理论为基础，根据工程应用的特点，设计了基于DSP处理器，扩展有PCI接口的实时数据采集处理系统。该系统以DSP为处理核心，由信号调理电路、抗混叠滤波电路、信号自动采集电路(包括A／D转换电路和数据缓存电路)、PCI接口电路等为主要外部设备组成。固化基于随机共振原理的应用软件，使系统能实时采集和处理强噪声背景下的弱信号。这是本论文研究的一个主要创新点。论文的主要研究内容包括：第一章简要介绍了课题、随机共振理论的国内外发展动态和研究现状、DSP系统设计思想、EDA平台、高速实时总线技术、设备驱动程序。引出论文研究主体、创新点和内容结构。第二章主要介绍了随机共振理论，系统共振条件和随机共振判断方法。第三章介绍基于DSP的随机共振检测系统的方案设计及编程标准化。分析了系统的整体设计，并给出了实现方案。第四章介绍基于PCI总线的DSP系统硬件设计。叙述了硬件设计的各个模块：信号调理电路、抗混叠滤波电路、自动数据采集电路、DSP存储器扩展电路、电平匹配电路、PCI接口电路等，以及PCB设计的理论基础和设计过程，并给出了设计和调试的结果。第五章介绍基于PCI总线的DSP系统软件设计。介绍了DSP系统管理软件(包括DSP初始化、采集数据的DMA读取)、Flash memory的ISP编程、固化程序的引导、DSP与PCI接口程序、PCI卡驱动程序设计、以及编程技巧等内容。第六章总结了以上的工作，并对以后的研究任务进行了展望。

全文目录

第一章绪论  11-22
  1.1 课题的提出  11-12
  1.2 随机共振研究动态和现状  12-15
  1.3 DSP系统设计思想概述  15
  1.4 EDA平台简介  15-18
    1.4.1 数字系统开发平台介绍  16-17
    1.4.2 电路PCB设计平台  17-18
  1.5 高速实时总线技术  18-19
  1.6 设备驱动程序介绍  19
  1.7 论文研究内容及论文结构  19-22
    1.7.1 研究任务  19-20
    1.7.2 具体研究内容  20
    1.7.3 论文创新点  20
    1.7.4 论文的结构  20-22
第二章随机共振理论  22-33
  2.1 双稳态系统的动力学特性  22-29
    2.1.1 朗之万(Langevin)方程  23-24
    2.1.2 福克-普朗克(Fokker-Planck)方程  24-27
    2.1.3 朗之万方程的动力学特性  27-29
  2.2 系统共振条件  29
  2.3 随机共振的判断方法  29-33
    2.3.1 信噪比法  30-31
    2.3.2 互相关系数法  31
    2.3.3 质子驻留时间概率和逃逸速率  31
    2.3.4 探测概率与信息法  31-32
    2.3.5 复杂性方法  32-33
第三章基于DSP的随机共振检测系统的总体方案设计  33-50
  3.1 DSP芯片及其系统的特点  33-36
    3.1.1 DSP芯片的特点  33-34
    3.1.2 DSP构成系统的特点  34-35
    3.1.3 基于DSP实现随机共振检测的优越性  35-36
  3.2 DSP系统的设计及开发的流程  36-39
    3.2.1 DSP系统硬件设计流程  37-38
    3.2.2 DSP系统软件设计流程  38-39
  3.3 随机共振检测的DSP系统总方案  39-44
    3.3.1 DSP系统的应用构架  39-40
    3.3.2 DSP系统方案设计的依据  40-42
    3.3.3 DSP系统板卡的软硬件结构  42-44
  3.4 DSP的开发工具介绍  44-47
    3.4.1 软件开发工具  44-45
    3.4.2 CCS(Code Compose Studio)介绍  45-46
    3.4.3 硬件系统集成及调试工具  46-47
  3.5 DSP算法编程标准化  47-50
第四章基于PCI总线的DSP系统的硬件设计  50-72
  4.1 系统介绍  50-53
    4.1.1 TMS320VC33的特点  50
    4.1.2 PCI总线的应用  50-53
  4.2 基于PCI总线的DSP系统的硬件设计  53-67
    4.2.1 电源模块  54
    4.2.2 抗混叠滤波模块  54-56
    4.2.3 基于状态机的自动数据采集模块  56-61
    4.2.4 电压匹配  61
    4.2.5 PCI总线接口  61-66
    4.2.6 扩展空间  66
    4.2.7 测试口  66-67
  4.3 硬件PCB板的制作  67-72
    4.3.1 板级设计的理论基础  68-69
    4.3.2 实际布线时的解决办法  69-70
    4.3.3 信号测试  70-72
第五章基于PCI总线的DSP系统的软件设计  72-82
  5.1 FLASH MEMORY的DSP编程  72-74
    5.1.1 ISP技术的应用  72
    5.1.2 SST39VF400A在系统编程  72-74
  5.2 TMS320VC33引导功能的实现  74-75
  5.3 采样程序  75
  5.4 驱动程序  75-78
  5.5 其它主要程序  78
  5.6 编程技巧  78-79
  5.7 软件测试  79-82
第六章总结和展望  82-84
  6.1 总结  82
  6.2 展望  82-84
参考文献  84-88

基于DSP的自适应随机共振小信号检测系统的研究

内容摘要

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