引 言
ADSP-BF531處理器是ADI公司Blackfin系列產(chǎn)品的成員，專為滿足當今嵌入式音頻、視頻和通信應(yīng)用的計算要求和低功耗條件而設(shè)計的新型16位嵌入式處理器。它基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號架構(gòu)(Micro Signal Architecture，MSA)，將一個32位RISC型指令集和雙16位乘法累加(MAC)信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。ADSP-BF531處理器具有以下主要特點：最大頻率為600 MHz，1200 MMACs；每一個內(nèi)核中帶有2個16位的乘法器，2個40位的累加器，2個40位的邏輯運算單元，4個位的視頻運算單元和1個40位的移位器，在一個指令周期內(nèi)可完成2個16位數(shù)的乘法，2個40位數(shù)的算術(shù)邏輯運算，4個位的視頻數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯運算，1個40位的移位運算；低功耗采用1．12 V的內(nèi)核電壓和3．3 V的I／O電壓，片內(nèi)集成調(diào)壓器，并且具備動態(tài)電源管理；高達148 KB的片內(nèi)存儲器；豐富的外設(shè)接口，支持與SDRAM，SRAM，F(xiàn)LASH和ROM的無縫連接；片上JTAG仿真接口。
提出一種基于ADSP-BF531為核心，集DDS和A／D采樣芯片于一體的氣體濃度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對結(jié)構(gòu)性微氣體傳感器，充分利用了DDS信號源頻率、相位穩(wěn)定可控的特點和DSP芯片強大的控制能力和高速的數(shù)據(jù)處理能力，具有硬件簡單，成本低，可靠性高，通用性好等優(yōu)點。

1 自相關(guān)檢測原理
設(shè)被測信號x(k)由有用信號s(k)和噪聲u(k)組成：
x(k)=s(k)+u(k)
x(k)的自相關(guān)函數(shù)為：

式中：Rs(m)為s(k)的自相關(guān)函數(shù)；Rsu(m)為s(k)與u(k)的互相關(guān)函數(shù)；Rus(m)為u(k)與s(k)的互相關(guān)函數(shù)；Ru(m)為u(k)的自相關(guān)函數(shù)。由于在電路系統(tǒng)中主要為白噪聲，有Rsu(m)=Rus(m)=0，隨著m的增大，
根據(jù)維納一辛欽定理，功率信號的自相關(guān)函數(shù)與其功率譜密度函數(shù)具有傅里葉變換關(guān)系，所以可以用FFT計算自相關(guān)函數(shù)。但是，實際采樣值只有N+1點，所以求出的Rx(m)只能是自相關(guān)函數(shù)的估計值。當用FFT計算自相關(guān)函數(shù)時，x(k)必須補N個零，使長度變成2N+1，因此功率譜密度為：

對上式進行IFFT就可以得到Rs(m)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
氣體濃度檢測系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。主要包括傳感器激勵信號的發(fā)生、傳感器位置的選取，信號采集以及外部存儲器的設(shè)計四個部分。其核心是ADSP-BF531芯片，它負責整個系統(tǒng)事務(wù)協(xié)調(diào)以及算法功能實現(xiàn)。系統(tǒng)工作過程中，DSP芯片通過設(shè)定 SPI控制器，控制DDS芯片AD9850產(chǎn)生一個特定的穩(wěn)幅的超聲頻的正弦信號。這個信號通過放大器和多路開關(guān)后，施加在指定的傳感器驅(qū)動電極上，并驅(qū)動傳感器發(fā)生同頻振動。傳感器輸出信號經(jīng)由前置放大器放大到適當?shù)某潭?，再?jīng)過高精度的A／D芯片AD9235采樣后將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到DSP進行相關(guān)運算，計算出振動幅度。

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