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基于DSP的 USB 口數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)
摘要：介紹了一種基于DSP的USB口振動、噪聲信號采集分析系統(tǒng)構(gòu)造方案，并對其各模塊進(jìn)行了分析，該方案完全實現(xiàn)了在系統(tǒng)編程和配置。針對USB模塊詳細(xì)介紹了CYPRESS公司的EZUSB芯片，說明了其固件（Firmware）和驅(qū)動程序框架。關(guān)鍵詞：DSP USB FPGA CPLD Firmware 驅(qū)動程序
隨著DSP芯片功能越來越強，速度越來越快，性價比的不斷提高以及開發(fā)工具的日趨完善，廣泛用于通信、雷達(dá)、聲納、遙感、生物醫(yī)學(xué)、機器人、控制、精密機械、語音和圖像處理等領(lǐng)域。作為計算機接口之一的USB（Universal Serial Bus）口具有勢插拔、速度快（包括低、中、高模式）和外設(shè)容量大（理論上可掛接127個設(shè)備）的特性，使其成為PC機的外圍設(shè)備擴展中應(yīng)用日益廣泛的接口標(biāo)準(zhǔn)。本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于DSP的USB口數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)的DSP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和運算處理，處理結(jié)果通過USB口送計算機顯示分析，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該結(jié)構(gòu)圖中，CPLD和FPGA實現(xiàn)模塊接口，包括串并轉(zhuǎn)換、8位和32位數(shù)據(jù)總線間的轉(zhuǎn)換、SRAM等功能。采樣結(jié)果經(jīng)過CPLD送至DSP運算處理（FFT變換、相關(guān)分析、功率譜分析等）后，由FPGA和USB接口送至主控計算機存儲和顯示。計算機應(yīng)用程序易于實現(xiàn)豐富的圖形界面，具有良好的人機接口。
1 模數(shù)模塊
本系統(tǒng)主要用于振動信號和噪聲分析，要求采樣精度高，采樣頻率不超過100kHz。根據(jù)要求選用CRYSTAL公司的CS5396。該芯片原本用于立體聲采樣，基于∑-Δ結(jié)構(gòu)，采樣精度高，24位分辨率，120dB的動態(tài)范圍；采樣頻率32kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz可選；內(nèi)部集成采樣保持器、模擬低通濾波器、數(shù)字濾波器，同時還具有時采樣功能；兩路同時采樣，串行輸出，串行數(shù)據(jù)由CPLD轉(zhuǎn)換成24位并行數(shù)據(jù)；由于該芯片量程是4V，差分輸入，所以模擬部分只需再加上簡單量程放大電路即可。這樣模擬電路十分簡單，抗干擾能力強、精度高。
2 DSP處理器
選擇DSP處理器時主要考慮其運算速度、總線寬度和性價比。本系統(tǒng)采樣結(jié)構(gòu)24位，最好選用32位DSP；系統(tǒng)要進(jìn)行實時信號分析、模態(tài)分析等，要求有較高運算速度，所以選用TI公司的32位浮點DSP——TMS320VC33。該芯片采用哈佛結(jié)構(gòu)，6級流水線操作，指令執(zhí)行周期7ns，外設(shè)包括一個DMA控制器和一個緩沖串口。
N點復(fù)數(shù)FFT變換約做2N×Log2N次實數(shù)乘法運算和3N×Log2N
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