基于DSP的车载雷达测速系统设计(2)

经典

　　计算机应用

Computer applications

《自动化技术与应用》２００６年第２５卷第７期

图１中，各方框表示系统组成的各个单元功能模块；图中实线部分表示各部分数据或信号连接，虚线部分为电源供应部分。

４．１应用层软件分为５个模块

１、信号采集模块：ＤＳＰ每次中断，读取从ＦＰＧＡ中按ＤＭＡ方式发送过来的帧数据。

２、滤波模块：直接使用ＦＩＲ低通滤波，通过加窗函数实现。

３、Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换模块：按照Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换进行频谱分析，计算出临时ｆｄ附近的频谱。这一步先在Ｍａｔｌａｂ中仿真并直接产生代码。

４、瞬时速度模块：按照Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换分析的频谱，求出频谱的最大值对应的下标，按照下标求出频率，按照频率求出速度。

５、输出模块：信号通过ＲＳ４８５输出，建立ＤＳＰ和主机板的通信协议。

３　　系统硬件设计和功能

ＤＳＰ是整个设备的核心部分，包括运算器和控制器，而ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１还将外围电路部件的定时计数器、中断控制器、ＤＭＡ控制器、多功能串口等集成的ＤＳＰ中。其中雷达探头将速度变换成微弱的正弦波信号。ＳＤＲＡＭ、ＳＳＲＡＭ作为同步动态数据存储器，是系统数据存储器之一。ＦＬＡＳＨ用作程序存储器，存放系统程序。时钟Ｙ１是ＤＳＰ外部的时钟，为ＤＳＰ提供时钟。时钟Ｙ２作为ＦＰＧＡ外部时钟，为ＦＰＧＡ提供时钟。Ａ／Ｄ转换将模拟的信号转换成数字量的信号输出到ＦＰＧＡ。

数据传输：系统可用三种方式作数据的输出。分别是脉冲方式、Ｉ／Ｏ串口方式和ＭｃＢＳＰ串口方式。输出的数据是检测到的速度值。

ＦＰＧＡ：实现三部分的功能。第一部分，对Ａ／Ｄ进行控制；第二部分，对Ａ／Ｄ转换的数据进行采集，并缓存在ＦＰＧＡ内存中，由ＤＳＰ响应中断再发送给ＤＳＰ处理；第三部分，接受ＤＳＰ的控制信号。

信号放大：对微弱的电信号进行放大，系统是用有源器件对微弱的速度电信号放大到系统所需的电信号。

电源：系统电源部分由１２Ｖ直流电输入。经过变换为系统分别提供８Ｖ、±５Ｖ、３．３Ｖ、１．８Ｖ和１．５Ｖ直流电输出。

电路设计中为了提高系统运行的运行可靠性，对各部分电路作了分别接地和敷铜等多种方法处理。

４．２　程序工作流程

信号首先由ＦＰＧＡ进行Ａ／Ｄ转换，采样频率值可选，由ＤＳＰ决定。采集过程当缓冲区数据满时，ＦＰＧＡ产生中断信号，ＣＰＵ响应中断，总线控制权交给ＤＭＡ开始读取块数据，同时对接收数据进行去直流分量，分实部、虚部为数据分配存储空间。注意在程序实现时将数据在经过缓冲区时进行分帧处理。

滤波模块完成的工作：处理后的信号含有一定的干扰信号，使用软件滤波将频率范围外的高频、工频干扰消除。首先用Ｍａｔｌａｂ模拟窗函数系数，使用循环卷积对输入信号进行ＦＩＲ滤波。

Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换模块完成的工作：对输入信号经Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换求出临时ｆｄ附近频谱，根据频谱分析理论和在仿真软件Ｍａｔｌａｂ下仿真知，该算法能估计出信号的主频，而且抗干扰能力强，实现简单。此变换是整个系统软件中的核心。

瞬时速度模块分为三个部分实现：频谱最大值及下标计算、起始角度更新计算、速度计算。

输出模块：测得的速度信号值经ＲＳ４８５接口输出。

４　　系统软件设计和功能

软件系统采用了流行的面向对象的设计思想和模块化的设计流程，并且采用了分层设计的原则，充分利用ＴＩ公司提供的相应数字信号处理库进行设计件框架图如下：

［１］

，其软

４．３　ＤＳＰ系统引导设计和ＦＬＡＳＨ烧写

ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１在进行引导工作中，首先进行ＤＳＰ上电复位，程序段存储在外部Ｆｌａｓｈ，ＤＳＰ自动将位于地址空间ＣＥ１（０ｘ１４０００００～０ｘ１４３００００）开头的６４ＫＢ代码通过ＥＤＭＡ方式传输到ＤＳＰ的ＥＭＩＦ（本设计为ＳＢＳＲＡＭ）的地址空间０ｘ４０００００处。ＲＯＭ中的程序以ｌｉｔｔｌｅ　ｅｎｄｉａｎ格式存储。数据传输采用默认时序，

图２　系统软件框架图

ＳＳＴ３９ＶＦ４００的数据宽度为１６ｂｉｔ，由ＥＭＩＦ自动将两次

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