專利名稱：信號處理綜合實驗平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及信號處理綜合實驗平臺，屬于實驗教學領域。
背景技術：
現有的信號處理實驗課程多以MATLAB仿真為主，MATLAB仿真只能進行信號處理算法的仿真，而不能在實際的硬件平臺上進行驗證；信號處理課程的實踐教學彼此之間沒有很好的關聯與融合，導致學生很難從其中一門課程的實踐教學過渡到另外一門課程的實踐教學中；針對以上問題提出的實驗平臺，現有的實驗平臺各個實驗多以模塊的形式給出，在模塊內對實驗功能進行了封裝，讓學生自由發揮的空間大大減少，很難達到鍛煉學生實踐技能的目的；信號處理課程沒有一個統一的硬件平臺實現，導致不同課程的硬件實現平臺不同，增大學生學習的難度，實驗效果非常不理想。 現有實驗平臺有采用基于FPGA/CPLD和采用基于DSP兩種方式，它們各自存在的缺點為I、基于FPGA/CPLD的實現方案FPGA/CPLD是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物，是專用集成電路(ASIC)中集成度最高的一種。用該方案實現數字信號處理模塊存在如下問題(I)FPGA/CPLD的順序控制能力弱；(2) FPGA/CPLD在實現復雜的數字信號處理算法時靈活性不夠。2.基于DSP的實現方案DSP是數字信號處理器，是一種特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。但用該方案實現數字信號處理模塊存在如下問題(I)DSP結構復雜，使用該方案實現數字信號處理模塊將會加大學生學習難度；(2)不同型號DSP內部結構差別較大，不利于學生快速掌握。
發明內容本實用新型目的是為了解決采用基于FPGA/CPLD和采用基于DSP的實驗平臺存在的問題，提供了一種信號處理綜合實驗平臺。本實用新型所述信號處理綜合實驗平臺，它包括數字信號處理模塊、電源、信號發生器、數字式交流毫伏表、頻率發生器和掃頻源，數字信號處理模塊包括聲音傳感器、圖像傳感器、AD模數轉換器、ARM處理器、DA數模轉換器和驅動電路，電源、信號發生器、數字式交流毫伏表、頻率發生器和掃頻源的輸出端均通過CAN總線與ARM處理器的數字實驗信號輸入端相連，聲音傳感器的聲音信號輸出端與AD模數轉換器聲音模擬信號輸入端相連，圖像傳感器的圖像信號輸出端與AD模數轉換器圖像模擬信號輸入端相連，AD模數轉換器的數字信號輸出端與ARM處理器的實驗信號輸入端相連，ARM處理器的數字指令輸出端與DA數模轉換器的模擬指令輸入端相連，DA數模轉換器的數字指令輸出端與驅動電路的指令輸入端相連。本實用新型的優點本實用新型的實驗平臺采用ARM處理器實現的，ARM處理器具有較強的事物處理能力，有豐富的接口，可以在芯片內跑嵌入式操作系統。其優勢表現在控制方便、運算能力強，本實用新型的實驗平臺具有如下優點I.該綜合實驗平臺能強化學生的實踐技能。本實用新型對于強化學生的實踐技能及工程經驗將有一定的促進作用；2.該綜合實驗平臺能強化課程體系的融合。以信號與系統和數字信號處理理論課程的融合為基礎，本發明強化兩門課程的實踐教學體系的融合。3.該綜合實驗平臺能強化硬件平臺的通用。本實用新型設計的信號處理綜合實驗平臺，采用的處理器和可編程邏輯器件都為目前國內最通用的芯片，所以通過該平臺的實踐教學，不僅能提高學生的工程實踐經驗，更為重要的是這種硬件平臺的通用性將對學生日后工作起到事半功倍的效果。4.該綜合實驗平臺能強化理論與實踐的結合。本實用新型設計的信號處理綜合實驗平臺，將信號處理的基本算法和理論的實驗進行了硬件實現，通過硬件實驗與MATLAB仿真進行有效結合，體現的是理論與實踐互為依存的辯證關系。

圖I是本實用新型所述信號處理綜合實驗平臺的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述信號處理綜合實驗平臺，它包括數字信號處理模塊I、電源2、信號發生器3、數字式交流毫伏表4、頻率發生器5和掃頻源6，數字信號處理模塊I包括聲音傳感器1-1、圖像傳感器1_2、AD模數轉換器1-3、ARM處理器1-4、DA數模轉換器1_8和驅動電路1_9，電源2、信號發生器3、數字式交流毫伏表4、頻率發生器5和掃頻源6的輸出端均通過CAN總線與ARM處理器1-4的數字實驗信號輸入端相連，聲音傳感器1-1的聲音信號輸出端與AD模數轉換器1-3聲音模擬信號輸入端相連，圖像傳感器1-2的圖像信號輸出端與AD模數轉換器1-3圖像模擬信號輸入端相連，AD模數轉換器1-3的數字信號輸出端與ARM處理器1-4的實驗信號輸入端相連，ARM處理器1-4的數字指令輸出端與DA數模轉換器1-8的模擬指令輸入端相連，DA數模轉換器1_8的數字指令輸出端與驅動電路1-9的指令輸入端相連。本實施方式所述信號處理綜合實驗平臺能達到如下性能和指標I.該綜合實驗平臺能進行信號與系統的實驗教學；2.該綜合實驗平臺能進行數字信號處理的實驗教學；3.該綜合實驗平臺進行的實驗教學，體現信號與系統與數字信號處理兩門課程在理論教學中體現的融合性；[0033]4.通過該綜合實驗平臺進行的實驗教學，能顯著提高學生在信號處理類工程項目中解決實際問題的能力。ARM芯片具有較強的事物處理能力，有豐富的接口，可以在芯片內跑嵌入式操作系統。其優勢表現在控制方便，當然，由于其是32位的微處理器，也有一定的數值運算能力，一些對實時性要求不是太高或運算量不是很大的數字信號處理算法也可用ARM來實現。在實驗時，采集聲音信號或圖像信號，采集的模擬量，轉換成數字量后發送給ARM處理器1-4來處理，在實驗過程中可能還需要其它信號，如信號發生器3可以產生各種波形的脈沖信號，數字式交流毫伏表4可輸出測量到的電壓或電流信號，頻率發生器5可輸出某一要求頻率，掃頻源6輸出掃頻信號。這些信號都可用于實驗。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一作進一步說明，數字信號處理模塊I還包括FLASH存儲器1-5，FLASH存儲器1_5的輸入輸出端與ARM處理器1_4的第一存儲輸 入輸出端相連。
具體實施方式
三本實施方式對實施方式一或二作進一步說明，數字信號處理模塊I還包括RAM存儲器1-6，RAM存儲器1_6的輸入輸出端與ARM處理器1_4的第二存儲輸入輸出端相連。
具體實施方式
四本實施方式對實施方式一、二或三作進一步說明，數字信號處理模塊I還包括顯示電路1-7，顯示電路1-7的顯示輸入端與ARM處理器1-4的顯示輸出端相連。
具體實施方式
五本實施方式對實施方式一、二、三或四作進一步說明，ARM處理器1-4采用STM32系列處理器。
權利要求1.信號處理綜合實驗平臺，其特征在于，它包括數字信號處理模塊(I)、電源(2)、信號發生器(3)、數字式交流毫伏表(4)、頻率發生器(5)和掃頻源￠)，數字信號處理模塊(I)包括聲音傳感器(1-1)、圖像傳感器(1-2)、AD模數轉換器(1-3)、ARM處理器(1_4)、DA數模轉換器(1-8)和驅動電路(1-9)， 電源(2)、信號發生器(3)、數字式交流毫伏表(4)、頻率發生器(5)和掃頻源￠)的輸出端均通過CAN總線與ARM處理器(1-4)的數字實驗信號輸入端相連， 聲音傳感器(1-1)的聲音信號輸出端與AD模數轉換器(1-3)聲音模擬信號輸入端相連，圖像傳感器(1-2)的圖像信號輸出端與AD模數轉換器(1-3)圖像模擬信號輸入端相連，AD模數轉換器(1-3)的數字信號輸出端與ARM處理器(1-4)的實驗信號輸入端相連，ARM處理器(1-4)的數字指令輸出端與DA數模轉換器(1-8)的模擬指令輸入端相連，DA數模轉換器(1-8)的數字指令輸出端與驅動電路(1-9)的指令輸入端相連。
2.根據權利要求I所述信號處理綜合實驗平臺，其特征在于，數字信號處理模塊(I)還包括FLASH存儲器(1-5) ,FLASH存儲器(1_5)的輸入輸出端與ARM處理器(1_4)的第一存儲輸入輸出端相連。
3.根據權利要求I所述信號處理綜合實驗平臺，其特征在于，數字信號處理模塊(I)還包括RAM存儲器(1-6)，RAM存儲器(1_6)的輸入輸出端與ARM處理器(1_4)的第二存儲輸入輸出端相連。
4.根據權利要求I所述信號處理綜合實驗平臺，其特征在于，數字信號處理模塊(I)還包括顯示電路(1-7)，顯示電路(1-7)的顯示輸入端與ARM處理器(1-4)的顯示輸出端相連。
5.根據權利要求I所述信號處理綜合實驗平臺，其特征在于，ARM處理器(1-4)采用STM32系列處理器。
專利摘要信號處理綜合實驗平臺，屬于實驗教學領域，本實用新型為解決采用基于FPGA/CPLD和采用基于DSP的實驗平臺存在的問題。本實用新型所述信號處理綜合實驗平臺的數字信號處理模塊包括聲音傳感器、圖像傳感器、AD模數轉換器、ARM處理器、DA數模轉換器和驅動電路；電源、信號發生器、數字式交流毫伏表、頻率發生器和掃頻源的輸出端均通過CAN總線與ARM處理器的數字實驗信號輸入端相連，聲音傳感器采集的聲音信號和圖像傳感器采集的圖像信號通過AD模數轉換器轉成數字信號，并輸出給ARM處理器，ARM處理器的輸出端與DA數模轉換器的輸入端相連，DA數模轉換器的輸出端與驅動電路的輸入端相連。
文檔編號G09B23/18GK202632604SQ201220248760
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者楊冬云, 劉靜森 申請人:黑龍江工程學院