CN103176005A - 信号处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种信号处理系统，包括一初始波形输出装置、一信号处理模组及一信号采样模组，所述初始波形输出装置输出规则或不规则的初始波形；所述信号采样模组对所述初始波形进行信号采样并将采样信号输出至所述信号处理模组处理，所述信号处理模组根据所述采样信号生成一输出波形，所述信号处理模组包括一FPGA芯片、一放大器及一与所述FPGA芯片及所述放大器相连的单片机，所述FPGA芯片根据所述单片机预设的频率控制所述输出波形的频率，所述放大器根据所述单片机预设的幅值放大系数放大所述输出波形的幅值。本发明还揭示了一种基于上述信号处理系统的信号处理方法。所述信号处理系统及方法可对任意初始波形进行处理，信号处理能力较强。

Description

信号处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种信号处理系统及方法，尤指一种处理波形信号的系统及方法。
背景技术
在研发调试电子设备的过程中，常需用到不同频率及幅值的时钟信号或激励信号。这些时钟信号或激励信号通常由一信号发生器提供，该信号发生器包括一波形编辑模组及一信号处理模组，所述波形编辑模组提供波形编辑界面，用户可在该波形编辑界面上画出所需波形或输入公式生成特定的波形，所述信号处理模组对用户输入的波形进行滤波、放大等处理后输出。然而，传统的信号发生器仅能对一些特定的波形（如方波、正弦波等）进行处理，且不能任意变更输出信号的频率及幅值，信号处理能力较差，不能满足研发测试的需求。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种信号处理能力较强的信号处理系统及方法。
一种信号处理系统，包括一初始波形输出装置、一信号处理模组及一连接于所述初始波形输出装置及所述信号处理模组之间的信号采样模组，所述信号采样模组对所述初始波形输出装置输出的波形进行信号采样并将采样信号输出至所述信号处理模组处理，所述信号处理模组根据所述采样信号生成一输出波形，所述信号处理模组包括一FPGA芯片、一放大器及一与所述FPGA芯片及所述放大器相连的单片机，所述单片机预设输出波形的频率及幅值放大系数，所述FPGA芯片根据所述单片机预设的频率控制所述输出波形的频率，所述放大器根据所述单片机预设的幅值放大系数放大所述输出波形的幅值。
一种信号处理方法，包括以下步骤：输出一规则或不规则初始波形；预设输出波形的频率及幅值放大系数；将预设的频率及幅值放大系数输出至一信号处理模组；对初始波形进行采样；输出采样信号至所述信号处理模组；及所述信号处理模组根据所述采样信号、预设的频率及幅值放大系数生成一输出波形。
相较于现有技术，上述信号处理系统及方法先利用信号采样模组对初始波形进行采样，再利用信号处理模组对采样信号进行处理并生成输出波形，所述信号处理系统及方法能处理规则或不规则的初始波形，且能变更输出信号的频率及幅值，信号处理能力较强。
附图说明
图1是本发明信号处理系统一较佳实施方式的组成模块图。
图2是图1中信号处理模组的具体组成图。
图3是图2中FPGA的具体组成图。
图4是本发明信号处理方法一较佳实施方式的流程图。
主要元件符号说明
初始波形输出装置 10
信号采样模组 20
信号处理模组 30
FPGA芯片 31
输入接口 311
存储模组 312
波形生成模组 313
输出接口 314
D/A转换器 32
滤波器 33
放大器 34
信号输出模组 35
单片机 36
按键模组 37
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，在本发明一较佳实施方式中，一信号处理系统包括一初始波形输出装置10、一与所述初始波形输出装置10相连的信号采样模组20及一与所述信号采样模组20相连的信号处理模组30。所述初始波形输出装置10可输出初始波形，该初始波形可为规则的波形（如方波、正弦波等），也可为不规则波形（如声波）。在一实施方式中，所述初始波形输出装置10为一电脑，该电脑提供波形编辑界面，用户通过该波形编辑界面可画出任意初始波形。所述信号采样模组20可对所述初始波形输出装置10输出的波形进行信号采样，并将采样信号传送至所述信号处理模组30处理。
请参阅图2，所述信号处理模组30包括一FPGA（Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）芯片31、一与所述FPGA芯片31相连的D/A（Digital to Analog，数模转换）转换器32、一与所述D/A转换器32相连的滤波器33、一与所述滤波器33相连的放大器34、一与所述放大器34相连的信号输出模组35、一单片机36及一按键模组37。所述按键模组37与所述单片机36相连，用户通过所述按键模组37可输入预设的频率及幅值放大系数等参数至所述单片机36。在一实施方式中，所述按键模组37包括多个数字键、至少两个选择键及符号键等按键，用户按压对应的选择键即可选择输入频率或幅值放大系数等参数。所述单片机36与所述FPGA芯片31及所述放大器34相连，可根据预设的参数控制所述FPGA芯片31输出信号的频率及所述放大器34的放大系数。
请参阅图3，所述FPGA芯片31包括一输入接口311、一与所述输入接口311相连的存储模组312、一与所述存储模组312相连的波形生成模组313及一与所述波形生成模组313相连的输出接口314。在一实施方式中，所述输入接口311为一UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置）接口，用于接收所述信号采样模组20输出的采样信号。所述存储模组312将所述输入接口311接收的采样信号存储至相应地址。所述波形生成模组313根据信号存储地址读取所述存储模组312存储的信号，并根据这些信号的幅值序列及所述单片机36预设的频率参数生成相应的数字波形。所述输出接口314将所述波形生成模组313生成的数字波形输出至所述D/A转换器32。所述D/A转换器32将所述数字波形的信号转换为模拟波形信号。所述滤波器33对所述D/A转换器32输出的模拟波形信号进行滤波处理后输出至所述放大器34。所述放大器34根据所述单片机36预设的幅值放大系数对所述模拟波形信号的幅值进行放大处理，如此可得出幅值较大的波形。所述信号输出模组35将所述放大器34输出的信号输出至信号接收设备。
请参阅图4，在一实施方式中，一种基于上述信号处理系统的信号处理方法，包括以下步骤。
S01：所述初始波形输出装置10输出初始波形信号。
S02：通过所述按键模组37预设所需波形的频率及幅值放大系数。
S03：所述单片机36将预设的频率输出至所述FPGA芯片31并将预设的幅值放大系数输出至所述放大器34。
S04：所述信号采样模组20对所述初始波形输出装置10输出的初始波形进行信号采样；在一实施方式中，所述信号采样模组20以固定的频率对每一周期或每一固定时间长度内的波形采样1024次，因此对每一周期或每一固定时间长度内的波形采样均可得到1024个采样点，每一采样点携带的信息为其对应的幅值，所述信号采样模组20可记载这些采样点的幅值序列。
S05：所述信号采样模组20将采样信号输出至所述FPGA芯片31的输入接口311。
S06：所述FPGA芯片31的存储模组312将所述输入接口311接收的采样信号存储至对应的地址，例如将第一个采样点的信息存储至地址1、第二个采样点的信息存储至地址2、第n个采样点的信息存储至地址n，如此可避免数据顺序混乱。
S07：所述存储模组312将其存储的信号输出至所述波形生成模组313。
S08：所述波形生成模组313根据所述单片机36预设的频率及采样信号的幅值序列生成数字波形。
S09：所述波形生成模组313将其生成的数字波形信号输出至所述D/A转换器32。
S10：所述D/A转换器32将数字波形信号转换为模拟波形信号。
S11：所述D/A转换器32将模拟波形信号输出至所述放大器34。
S12：所述放大器34根据所述单片机36预设的幅值放大系数放大模拟波形信号的幅值。
S13：所述信号输出模组35将放大后的模拟波形信号输出。
在本发明较佳实施方式中，所述信号处理系统及方法可先对初始波形信号进行采样，再将采样信号还原成新的波形，所述单片机36可控制新生成的波形的频率及幅值，因此最后得出的波形与初始波形的形状类似，但频率及幅值可任意调节，以提供各种不同频率及幅值的波形信号。

Claims (10)

1.一种信号处理系统，包括一初始波形输出装置及一信号处理模组，其特征在于：所述信号处理系统还包括一连接于所述初始波形输出装置及所述信号处理模组之间的信号采样模组，所述信号采样模组对所述初始波形输出装置输出的波形进行信号采样并将采样信号输出至所述信号处理模组处理，所述信号处理模组根据所述采样信号生成一输出波形，所述信号处理模组包括一FPGA芯片、一放大器及一与所述FPGA芯片及所述放大器相连的单片机，所述单片机预设输出波形的频率及幅值放大系数，所述FPGA芯片根据所述单片机预设的频率控制所述输出波形的频率，所述放大器根据所述单片机预设的幅值放大系数放大所述输出波形的幅值。
2.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于：所述信号处理模组还包括一与所述FPGA芯片相连的数模转换器，所述FPGA芯片根据所述采样信号及预设的频率输出数字波形信号至所述数模转换器，所述数模转换器将所述数字波形信号转换为模拟波形信号。
3.如权利要求2所述的信号处理系统，其特征在于：所述信号处理模组还包括一连接于所述数模转换器及所述放大器之间的滤波器，所述滤波器对所述数模转换器输出的模拟波形信号进行滤波处理后输出至所述放大器。
4.如权利要求2所述的信号处理系统，其特征在于：所述FPGA芯片包括一与所述信号采样模组相连的输入接口、一与所述输入接口相连的存储模组、一与所述存储模组相连的波形生成模组及一与所述波形生成模组相连的输出接口，所述输出接口与所述数模转换器相连；所述输出接口接收所述信号采样模组输出的采样信号，所述存储模组将所述采样信号存储至对应地址，所述波形生成模组根据所述采样信号及预设的频率输出数字波形信号至所述数模转换器。
5.如权利要求4所述的信号处理系统，其特征在于：所述输入接口为一UART接口。
6.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于：所述信号处理模组还包括一与所述单片机相连的按键模组，所述按键模组用于输出所述预设的频率及幅值放大系数，所述按键模组包括多个数字键、两个选择键及符号键，该两选择键供用户选择输入频率或幅值放大系数。
7.一种信号处理方法，包括以下步骤：
输出一规则或不规则的初始波形；
预设输出波形的频率及幅值放大系数；
将预设的频率及幅值放大系数输出至一信号处理模组；
对初始波形进行采样；
输出采样信号至所述信号处理模组；及
所述信号处理模组根据所述采样信号、预设的频率及幅值放大系数生成一输出波形。
8.如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于：所述信号处理模组根据所述采样信号、预设的频率及幅值放大系数生成所述输出波形的步骤包括将所述采样信号存储至对应的地址、根据所述采样信号及预设的频率生成数字波形信号的子步骤。
9.如权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于：所述信号处理模组根据所述采样信号、预设的频率及幅值放大系数生成所述输出波形的步骤还包括将所述数字波形信号转换为模拟波形信号及对所述模拟波形信号进行滤波处理的子步骤。
10.如权利要求9所述的信号处理方法，其特征在于：所述信号处理模组根据所述采样信号、预设的频率及幅值放大系数生成所述输出波形的步骤还包括输出经过滤波处理后的模拟波形信号至一放大器的子步骤，所述放大器根据预设的幅值放大系数放大所述模拟波形信号的幅值以得出所述输出信号。
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