CN103293420A - 一种多参数数字信号处理硬件电路及多参数处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多参数数字信号处理硬件电路，包括：选择开关、A/D采样器、主处理器、FPGA芯片和DSP芯片；所述选择开关接收多种参数测量数据，根据所述FPGA芯片的输出信号进行选择，将选择的参数送入到A/D采样器；所述A/D采样器将所述参数由模拟信号量化为数字信号后，送入FPGA芯片；主处理器通过PCI总线与FPGA芯片和DSP芯片进行通信，DSP芯片通过HPI接口与主处理器的PCI接口进行通信，接口之间的逻辑转换由FPGA芯片实现，DSP芯片通过EMIF接口与FPGA芯片进行通信。本发明快速而有效地实现了多种参数的测量，从而节省了时间、节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及微波测试领域，特别涉及一种多参数数字信号处理硬件电路，还涉及一种多参数处理方法。
背景技术
微波综合测试中，需要对频谱、场强、功率、噪声系数、驻波比、传输参数、时域波形等多种参数进行测试，每种测量参数要求的数据处理方式和流程是不同的。在频谱仪、场强仪、功率计、噪声系数分析仪等传统测量仪器中，针对某一参数测试的数字处理程序是固化在整机里面的，并且采取了信号接收、信号采集、数据处理的顺序执行的方法实现了相应参数的测试功能。
例如，在频谱仪、场强仪、噪声仪、功率计等测量仪器中，接收到的被测信号首先进入前端通道处理模块，对信号进行衰减、放大、变频、滤波、补偿等，将信号变换到适合采样的模拟中频信号后进入到A/D采样器，A/D采样器将模拟信号量化为数字信号后，送入FPGA或DSP等对信号进行进一步的处理，得到需要测量的参数。其信号处理流程如图1所示，针对某一参数测试的固化数字处理程序从flash或EEPROM中上电加载；然后程序控制硬件电路开始工作，第n段本振开始锁定，锁定时间为T1；本振锁定之后信号开始采集，采集时间为T2；信号采集完成后，第n段信号开始处理，并将结果输出，处理时间为T3；然后判断是否继续测试，是，则进入第n+1段测试，否，则结束测试，总共的处理时间T为模拟部分稳定时间T1和A/D采样器采集处理时间T2以及数字信号处理时间T3。
采用现有的数据处理方式实现的传统测量仪器，由于其数字处理程序是固化到整机里的，因此一般只能实现一种参数的测试，不能实现多种参数的测量功能。另外，在进行单一参数测试时采用首先进行信号模拟接收、等信号稳定后再进行数字采集、最后进行数据处理的顺序执行方式实现参数测量的方式，也会花费较长的时间才能得到测量结果。
发明内容
本发明提出了一种多参数数字信号处理硬件电路及多参数处理方法，解决了现有技术中传统测量仪器只能实现一种参数的测试且花费时间长的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种多参数数字信号处理硬件电路，包括：选择开关、A/D采样器、主处理器、FPGA芯片和DSP芯片；所述选择开关接收多种参数测量数据，根据所述FPGA芯片的输出信号进行选择，将选择的参数送入到A/D采样器；所述A/D采样器将所述参数由模拟信号量化为数字信号后，送入FPGA芯片；主处理器通过PCI总线与FPGA芯片和DSP芯片进行通信，DSP芯片通过HPI接口与主处理器的PCI接口进行通信，接口之间的逻辑转换由FPGA芯片实现，DSP芯片通过EMIF接口与FPGA芯片进行通信。
可选地，所述DSP芯片的引导模式为HPI boot模式。
本发明还提供了一种多参数处理方法，适用上述的多参数数字信号处理硬件电路，包括以下步骤：
步骤(a)，根据当前需要测试的参数，下载相应的数字信号处理程序；
步骤(b)，根据当前数字信号处理程序的要求，控制前端的信号选择开关，将需要测试参数对应的信号接入到A/D采样器，并控制本振等其它的硬件开始工作，稳定时间T1；
步骤(c)，FPGA芯片在经过了前端硬件电路的稳定时间T1后，开始控制A/D采样器对信号进行采集和预处理，处理时间为T2；
步骤(d)，T2时间结束后，FPGA芯片向DSP芯片发送中断信号，DSP芯片接收到FPGA芯片发送的中断信号后，通过EMIF接口读取并储存FPGA芯片送来的数据，并马上发送HSCAN触发脉冲，启动下一段本振的锁定和信号的采集，然后DSP芯片开始处理上一段FPGA送来的数据；
步骤(e)，当需要测试的参数发生改变时，主处理器再次选择相应的数字信号处理程序，并通过HPI接口动态加载到DSP中，开始新的参数的测试。
可选地，步骤(a)具体为，主处理器根据当前测试的参数下载相应的数字信号处理程序，并复位DSP芯片，通过HPI接口将相应的程序下载到DSP芯片中，数字信号处理程序为根据不同的测量参数要求所编写并生成的COFF格式.out目标文件，下载完成后，主处理器利用DSP芯片的HPI接口的控制寄存器向DSPINT位写1把DSP芯片从复位状态释放，数据处理程序开始运行。
本发明的有益效果是：
(1)在不增加任何数字电路硬件成本的情况下，在可进行单一参数测试的同一个数字处理硬件平台上快速而有效地实现了多种参数的测量，从而节省了时间、节约了资源、提高了综合测试仪器的可靠性和灵活性；
(2)集多种测量功能于一体，具有集成度高、测量参数多、体积小、重量轻、一机多用等特点，强大的综合测试能力使测试变得更加方便、快捷，也有效减小了庞大的多参数综合测试系统的体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的参数处理方法流程图；
图2为本发明多参数数字信号处理硬件电路控制框图；
图3为本发明多参数处理方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现阶段进行综合参数测试需要频繁的更换测试设备、大量的测试连接、繁琐的测试步骤设置，或者组建庞大的多参数综合测试系统，这些都会对测试带来很多不便。本发明在不增加任何数字电路硬件成本的情况下，在同一个仪器内部、同一个数字信号处理硬件平台上实现了多种参数快速而准确的测试。
本发明的多参数数字信号处理硬件电路采用主处理器为主、FPGA、DSP处于从属地位的三方协调的方式，实现了多参数测量数字信号处理程序的动态加载以及测量数据的交叉采集与处理。
本发明的多参数数字信号处理硬件电路如图2所示，多种参数测量数据10经过选择开关20后送入到A/D采样器30，A/D采样器30将模拟信号量化为数字信号后，送入FPGA芯片40。主处理器50通过PCI总线与FPGA芯片40和DSP芯片60进行通信；DSP芯片60通过HPI接口62与主处理器50的PCI接口51进行通信，接口之间的逻辑转换由FPGA芯片40来实现，DSP芯片60的引导模式为HPI boot模式；DSP芯片60通过EMIF接口61与FPGA芯片40进行通信。
本发明还提供了一种多参数处理方法，适用于上述多参数数字信号处理硬件电路，包括以下步骤：
步骤(a)，根据当前需要测试的参数，下载相应的数字信号处理程序。具体地，主处理器根据当前测试的参数下载相应的数字信号处理程序，并复位DSP芯片，通过HPI接口将相应的程序下载到DSP芯片中，数字信号处理程序为根据不同的测量参数要求所编写并生成的COFF格式.out目标文件，下载完成后，主处理器利用DSP芯片的HPI接口的控制寄存器向DSPINT位写1把DSP芯片从复位状态释放，数据处理程序开始运行。
步骤(b)，根据当前数字信号处理程序的要求，控制前端的信号选择开关，将需要测试参数对应的信号接入到A/D采样器，并控制本振等其它的硬件开始工作，稳定时间T1。
步骤(c)，FPGA芯片在经过了前端硬件电路的稳定时间T1后，开始控制A/D采样器对信号进行采集和预处理，处理时间为T2。
步骤(d)，T2时间结束后，FPGA芯片向DSP芯片发送中断信号，DSP芯片接收到FPGA芯片发送的中断信号后，通过EMIF接口读取并储存FPGA芯片送来的数据，并马上发送HSCAN触发脉冲，启动下一段本振的锁定和信号的采集，然后DSP芯片开始处理上一段FPGA送来的数据。
步骤(e)，当需要测试的参数发生改变时，主处理器再次选择相应的数字信号处理程序，并通过HPI接口动态加载到DSP中，开始新的参数的测试。
总共的处理时间T为模拟部分稳定时间T1和A/D采样器采集处理时间T2，所需要的数字信号处理时间T3包含在T1和T2里面，从而节省了参数测试的时间。在信号处理的过程中，只要有改变测试参数的中断产生，仪器就会根据当前需要测量的参数，重新动态加载相应的数字信号处理程序，开始新参数的测试，增强了测试的灵活性。
本发明的多参数数字信号处理硬件电路及多参数处理方法在不增加任何数字电路硬件成本的情况下，在可进行单一参数测试的同一个数字处理硬件平台上快速而有效地实现了多种参数的测量，从而节省了时间、节约了资源、提高了综合测试仪器的可靠性和灵活性；采用该方法实现的综合测试仪器集多种测量功能于一体，具有集成度高、测量参数多、体积小、重量轻、一机多用等特点，强大的综合测试能力使测试变得更加方便、快捷，也有效减小了庞大的多参数综合测试系统的体积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种多参数数字信号处理硬件电路，其特征在于，包括：选择开关、A/D采样器、主处理器、FPGA芯片和DSP芯片；
所述选择开关接收多种参数测量数据，根据所述FPGA芯片的输出信号进行选择，将选择的参数送入到A/D采样器；
所述A/D采样器将所述参数由模拟信号量化为数字信号后，送入FPGA芯片；
主处理器通过PCI总线与FPGA芯片和DSP芯片进行通信，DSP芯片通过HPI接口与主处理器的PCI接口进行通信，接口之间的逻辑转换由FPGA芯片实现，DSP芯片通过EMIF接口与FPGA芯片进行通信。
2.如权利要求1所述的多参数数字信号处理硬件电路，其特征在于，所述DSP芯片的引导模式为HPI boot模式。
3.一种多参数处理方法，适用权利要求1所述的多参数数字信号处理硬件电路，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(a)，根据当前需要测试的参数，下载相应的数字信号处理程序；
步骤(b)，根据当前数字信号处理程序的要求，控制前端的信号选择开关，将需要测试参数对应的信号接入到A/D采样器，并控制本振等其它的硬件开始工作，稳定时间T1；
步骤(c)，FPGA芯片在经过了前端硬件电路的稳定时间T1后，开始控制A/D采样器对信号进行采集和预处理，处理时间为T2；
步骤(d)，T2时间结束后，FPGA芯片向DSP芯片发送中断信号，DSP芯片接收到FPGA芯片发送的中断信号后，通过EMIF接口读取并储存FPGA芯片送来的数据，并马上发送HSCAN触发脉冲，启动下一段本振的锁定和信号的采集，然后DSP芯片开始处理上一段FPGA送来的数据；
步骤(e)，当需要测试的参数发生改变时，主处理器再次选择相应的数字信号处理程序，并通过HPI接口动态加载到DSP中，开始新的参数的测试。
4.如权利要求3所述的多参数处理方法，其特征在于，步骤(a)具体为，主处理器根据当前测试的参数下载相应的数字信号处理程序，并复位DSP芯片，通过HPI接口将相应的程序下载到DSP芯片中，数字信号处理程序为根据不同的测量参数要求所编写并生成的COFF格式.out目标文件，下载完成后，主处理器利用DSP芯片的HPI接口的控制寄存器向DSPINT位写1把DSP芯片从复位状态释放，数据处理程序开始运行。
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