CN202632604U - 信号处理综合实验平台 - Google Patents

Abstract

信号处理综合实验平台，属于实验教学领域，本实用新型为解决采用基于FPGA/CPLD和采用基于DSP的实验平台存在的问题。本实用新型所述信号处理综合实验平台的数字信号处理模块包括声音传感器、图像传感器、AD模数转换器、ARM处理器、DA数模转换器和驱动电路；电源、信号发生器、数字式交流毫伏表、频率发生器和扫频源的输出端均通过CAN总线与ARM处理器的数字实验信号输入端相连，声音传感器采集的声音信号和图像传感器采集的图像信号通过AD模数转换器转成数字信号，并输出给ARM处理器，ARM处理器的输出端与DA数模转换器的输入端相连，DA数模转换器的输出端与驱动电路的输入端相连。

Description

信号处理综合实验平台

技术领域

本实用新型涉及信号处理综合实验平台，属于实验教学领域。

背景技术

现有的信号处理实验课程多以MATLAB仿真为主，MATLAB仿真只能进行信号处理算法的仿真，而不能在实际的硬件平台上进行验证；信号处理课程的实践教学彼此之间没有很好的关联与融合，导致学生很难从其中一门课程的实践教学过渡到另外一门课程的实践教学中；针对以上问题提出的实验平台，现有的实验平台各个实验多以模块的形式给出，在模块内对实验功能进行了封装，让学生自由发挥的空间大大减少，很难达到锻炼学生实践技能的目的；信号处理课程没有一个统一的硬件平台实现，导致不同课程的硬件实现平台不同，增大学生学习的难度，实验效果非常不理想。

现有实验平台有采用基于FPGA/CPLD和采用基于DSP两种方式，它们各自存在的缺点为：

1、基于FPGA/CPLD的实现方案

FPGA/CPLD是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种。用该方案实现数字信号处理模块存在如下问题：

(1)FPGA/CPLD的顺序控制能力弱；

(2)FPGA/CPLD在实现复杂的数字信号处理算法时灵活性不够。

2.基于DSP的实现方案

DSP是数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。但用该方案实现数字信号处理模块存在如下问题：

(1)DSP结构复杂，使用该方案实现数字信号处理模块将会加大学生学习难度；

(2)不同型号DSP内部结构差别较大，不利于学生快速掌握。

发明内容

本实用新型目的是为了解决采用基于FPGA/CPLD和采用基于DSP的实验平台存在的问题，提供了一种信号处理综合实验平台。

本实用新型所述信号处理综合实验平台，它包括数字信号处理模块、电源、信号发生器、数字式交流毫伏表、频率发生器和扫频源，数字信号处理模块包括声音传感器、图像传感器、AD模数转换器、ARM处理器、DA数模转换器和驱动电路，

电源、信号发生器、数字式交流毫伏表、频率发生器和扫频源的输出端均通过CAN总线与ARM处理器的数字实验信号输入端相连，

声音传感器的声音信号输出端与AD模数转换器声音模拟信号输入端相连，图像传感器的图像信号输出端与AD模数转换器图像模拟信号输入端相连，AD模数转换器的数字信号输出端与ARM处理器的实验信号输入端相连，ARM处理器的数字指令输出端与DA数模转换器的模拟指令输入端相连，DA数模转换器的数字指令输出端与驱动电路的指令输入端相连。

本实用新型的优点：本实用新型的实验平台采用ARM处理器实现的，ARM处理器具有较强的事物处理能力，有丰富的接口，可以在芯片内跑嵌入式操作系统。其优势表现在控制方便、运算能力强，本实用新型的实验平台具有如下优点：

1.该综合实验平台能强化学生的实践技能。

本实用新型对于强化学生的实践技能及工程经验将有一定的促进作用；

2.该综合实验平台能强化课程体系的融合。

以信号与系统和数字信号处理理论课程的融合为基础，本发明强化两门课程的实践教学体系的融合。

3.该综合实验平台能强化硬件平台的通用。

本实用新型设计的信号处理综合实验平台，采用的处理器和可编程逻辑器件都为目前国内最通用的芯片，所以通过该平台的实践教学，不仅能提高学生的工程实践经验，更为重要的是这种硬件平台的通用性将对学生日后工作起到事半功倍的效果。

4.该综合实验平台能强化理论与实践的结合。

本实用新型设计的信号处理综合实验平台，将信号处理的基本算法和理论的实验进行了硬件实现，通过硬件实验与MATLAB仿真进行有效结合，体现的是理论与实践互为依存的辩证关系。

附图说明

图1是本实用新型所述信号处理综合实验平台的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述信号处理综合实验平台，它包括数字信号处理模块1、电源2、信号发生器3、数字式交流毫伏表4、频率发生器5和扫频源6，数字信号处理模块1包括声音传感器1-1、图像传感器1-2、AD模数转换器1-3、ARM处理器1-4、DA数模转换器1-8和驱动电路1-9，

电源2、信号发生器3、数字式交流毫伏表4、频率发生器5和扫频源6的输出端均通过CAN总线与ARM处理器1-4的数字实验信号输入端相连，

声音传感器1-1的声音信号输出端与AD模数转换器1-3声音模拟信号输入端相连，图像传感器1-2的图像信号输出端与AD模数转换器1-3图像模拟信号输入端相连，AD模数转换器1-3的数字信号输出端与ARM处理器1-4的实验信号输入端相连，ARM处理器1-4的数字指令输出端与DA数模转换器1-8的模拟指令输入端相连，DA数模转换器1-8的数字指令输出端与驱动电路1-9的指令输入端相连。

本实施方式所述信号处理综合实验平台能达到如下性能和指标：

1.该综合实验平台能进行信号与系统的实验教学；

2.该综合实验平台能进行数字信号处理的实验教学；

3.该综合实验平台进行的实验教学，体现信号与系统与数字信号处理两门课程在理论教学中体现的融合性；

4.通过该综合实验平台进行的实验教学，能显著提高学生在信号处理类工程项目中解决实际问题的能力。

ARM芯片具有较强的事物处理能力，有丰富的接口，可以在芯片内跑嵌入式操作系统。其优势表现在控制方便，当然，由于其是32位的微处理器，也有一定的数值运算能力，一些对实时性要求不是太高或运算量不是很大的数字信号处理算法也可用ARM来实现。

在实验时，采集声音信号或图像信号，采集的模拟量，转换成数字量后发送给ARM处理器1-4来处理，在实验过程中可能还需要其它信号，如信号发生器3可以产生各种波形的脉冲信号，数字式交流毫伏表4可输出测量到的电压或电流信号，频率发生器5可输出某一要求频率，扫频源6输出扫频信号。这些信号都可用于实验。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，数字信号处理模块1还包括FLASH存储器1-5，FLASH存储器1-5的输入输出端与ARM处理器1-4的第一存储输入输出端相连。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，数字信号处理模块1还包括RAM存储器1-6，RAM存储器1-6的输入输出端与ARM处理器1-4的第二存储输入输出端相连。

具体实施方式四：本实施方式对实施方式一、二或三作进一步说明，数字信号处理模块1还包括显示电路1-7，显示电路1-7的显示输入端与ARM处理器1-4的显示输出端相连。

具体实施方式五：本实施方式对实施方式一、二、三或四作进一步说明，ARM处理器1-4采用STM32系列处理器。

Claims (5)

1.信号处理综合实验平台，其特征在于，它包括数字信号处理模块(1)、电源(2)、信号发生器(3)、数字式交流毫伏表(4)、频率发生器(5)和扫频源(6)，数字信号处理模块(1)包括声音传感器(1-1)、图像传感器(1-2)、AD模数转换器(1-3)、ARM处理器(1-4)、DA数模转换器(1-8)和驱动电路(1-9)，

电源(2)、信号发生器(3)、数字式交流毫伏表(4)、频率发生器(5)和扫频源(6)的输出端均通过CAN总线与ARM处理器(1-4)的数字实验信号输入端相连，

声音传感器(1-1)的声音信号输出端与AD模数转换器(1-3)声音模拟信号输入端相连，图像传感器(1-2)的图像信号输出端与AD模数转换器(1-3)图像模拟信号输入端相连，AD模数转换器(1-3)的数字信号输出端与ARM处理器(1-4)的实验信号输入端相连，ARM处理器(1-4)的数字指令输出端与DA数模转换器(1-8)的模拟指令输入端相连，DA数模转换器(1-8)的数字指令输出端与驱动电路(1-9)的指令输入端相连。

2.根据权利要求1所述信号处理综合实验平台，其特征在于，数字信号处理模块(1)还包括FLASH存储器(1-5)，FLASH存储器(1-5)的输入输出端与ARM处理器(1-4)的第一存储输入输出端相连。

3.根据权利要求1所述信号处理综合实验平台，其特征在于，数字信号处理模块(1)还包括RAM存储器(1-6)，RAM存储器(1-6)的输入输出端与ARM处理器(1-4)的第二存储输入输出端相连。

4.根据权利要求1所述信号处理综合实验平台，其特征在于，数字信号处理模块(1)还包括显示电路(1-7)，显示电路(1-7)的显示输入端与ARM处理器(1-4)的显示输出端相连。

5.根据权利要求1所述信号处理综合实验平台，其特征在于，ARM处理器(1-4)采用STM32系列处理器。

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