摘要：針對國內(nèi)某型號直升機自動測試系統(tǒng)的實際應用需求，設計了基于TMS320F2812的可配置參數(shù)的實時數(shù)據(jù)采集及濾波模塊。模塊能夠對實時數(shù)據(jù)進行FIR濾波、FFT頻譜分析，實現(xiàn)CAN通訊。在介紹硬件系統(tǒng)的基礎上，研究了上述算法的實現(xiàn)，闡述了系統(tǒng)根據(jù)實測信號自動調(diào)用相關濾波算法的方法，并結合實際應用進行了系統(tǒng)分析。結果表明，該模塊滿足測試系統(tǒng)的要求，具有良好的實用性。
關鍵詞：自動測試系統(tǒng)；FIR濾波；FFT算法；CAN通訊

0 引言
現(xiàn)代西方許多國家都投入了大量的人力和經(jīng)費，研究制造武器裝備的自動化測試系統(tǒng)，以提高武器裝備的質量與可行性，加強作戰(zhàn)的總體實力，適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要。本課題研究來源于項目“某型號直升機自動測試系統(tǒng)的研發(fā)”。系統(tǒng)包括若干模塊，如電源管理模塊、液壓系統(tǒng)模塊、轉速測量模塊等。在測試過程中，常需要采集該型號直升機各個設備在給定激勵信號情況下的響應，如電流、電壓、溫度、壓力等信號。能否實現(xiàn)對這些信號精確的采集、恰當?shù)臄?shù)字濾波、實時的分析處理，對整個自動測量系統(tǒng)的分析診斷功能有很大的影響。
本文采用TI公司的TMS320F2812芯片作為控制器，應用片內(nèi)ADC模塊進行數(shù)據(jù)采集，并與上位機和自動測試系統(tǒng)內(nèi)其他模塊實現(xiàn)CAN總線通訊。整個系統(tǒng)能夠完成對直流信號、頻率范圍在100 kHz之內(nèi)的周期信號的精確采樣，能夠準確分析出信號的特征值。由這些特征值可以確定被測對象是否具有規(guī)范中的規(guī)定的功能和性能。

1 信號采集分析系統(tǒng)的硬件設計
該信號采集分析系統(tǒng)的總體硬件結構如圖1所示。

TMS320F2812芯片適用需大批量數(shù)據(jù)處理的測控場合，如數(shù)據(jù)采集、工業(yè)自動化控制。系統(tǒng)硬件設計以該芯片為核心，利用可編程增益放大器、可編程低通模擬濾波器等器件組成的信號調(diào)理電路對信號進行調(diào)理，以使模擬信號符合ADC模塊的工作范圍。經(jīng)調(diào)理后的信號經(jīng)F2812內(nèi)置的12位A／D轉換模塊轉換為數(shù)字量，并利用DSP中斷來完成數(shù)據(jù)讀取。ADC采樣頻率由EVA事件管理器中的通用定時器設置和調(diào)整。整個硬件系統(tǒng)通過CAN總線與上位機通訊，實現(xiàn)對整個信號采集分析系統(tǒng)的控制，可以調(diào)整A／D采樣頻率的設置、調(diào)用不同的數(shù)字濾波算法、顯示波形參數(shù)等。
1．1 數(shù)據(jù)采集功能模塊介紹及A／D校準
該系統(tǒng)采用TMS320F2812芯片自帶ADC模塊。該ADC模塊為流水線結構，最高采樣速率可達12．5 MSPS，并可實現(xiàn)過采樣算法，而且控制A／D啟動的方式很多，方便使用。但是該ADC模塊存在固有偏置誤差和增益誤差(嚴重時轉換結果的誤差能達到280LSB，1LSB=3.0／4.95=0.73 2mV，280LSB相當于滿量程的7％)。
本系統(tǒng)在校準時選用ADC的2個通道A0，A1作為校準通道，分別輸入已知的直流參考電壓。采用TI公司的低噪聲、極低漂移、高精度電壓基準芯片REFS030，它能提供3．O V電壓，0．1％的精確度。然后通過運放生成兩路子電壓1 V和2 V，分別輸入A0，A1通道進行校準。如圖2所示。

TMS320F2812芯片為定點DSP，本系統(tǒng)在校準程序實現(xiàn)方面，使用了TI公司28X系列的IQmath庫，它收集了高度優(yōu)化和準確的數(shù)學函數(shù)庫并精確地在28X芯片上將浮點轉換成固定點算法的運算代碼。得到增益校準系數(shù)CalGain和偏置校準系數(shù)CalOffset后，對其他轉換通道數(shù)據(jù)進行補償。