基于LabVIEW和DSP技术的FFT频谱分析仪

　　(1)信号调理模块设计
　　
　　信号调理模块实现信号的输入缓冲、放大和滤波。在系统中，信号的缓冲由集成运放组成同相跟随器来实现。放大器采用TI公司的可编程放大器PAG103U，放大倍数的改变由DSP和逻辑控制器共同实现，设计中可对输入通道信号分别进行放大倍数控制。调理模块中的滤波器为低通滤波，主要用于对信号进行抗混叠滤波，以确保信号的有效FFT分析。
　　
　　(2)A/D转换设计
　　
　　A/D转换的采样率和分辨率是进行数字采样系统设计的主要指标。在设计中，A/D芯片采用AD7685，单通道最高采样率可达250kS/s，输出为16位并行输出，比较电压为±5V。
　　
　　(3)DSP芯片选用
　　
　　DSP是该系统进行FFT运算的处理器，其精度、速度在很大程度上决定了FFT分析仪的性能。考虑到FFT运算中实时性和精度方面的要求，设计时选用TMS320VC33浮点型DSP芯片[6]。
　　
　　(4)存储器选用
　　
　　存储器可用于存放大量的表格数据和一些临时数据。因为DSP在作FFT运算时要用到大量正弦及其他数据表格，而通常固化DSP程序的闪存和DSP的数据交换较慢，为保证FFT的运算速度，可在FFT运算前，将表格数据存储于DSP外的高速存储器内。
　　
　　(5)USB接口芯片选用
　　
　　USB接口芯片是连接PC机和底层硬件的通信纽带，USB总线有着严格的电气规范和时序要求，采用接口芯片可以减少电路设计的工作量，特别对于在实现5V与3.3VDSP的数据传递时，采用可同时兼容这两种电压的接口芯片，还省去转换电路的设计。设计中选用Philips的高速USB2.0芯片ISP1362。数据采集器工作时，各主要模块通过控制器后的基本流程如图2所示。

　　4.2虚拟式FFT频谱分析仪软件设计
　　
　　该系统软件包括DSP软件的设计和应用程序的设计。
　　
　　4.2.1DSP软件的设计
　　
　　DSP软件由DSP主程序和中断服务程序组成[4]。
　　
　　DSP主程序主要完成以下任务：(1)初始化USB芯片，读入用户设置的采样频率参数，并根据这个参数初始化时钟，以产生正确的采样时间信号；(2)读入采样通道参数并初始化AD7685；(3)读入用户放大倍数，设置可编程放大器。这些参数读入完毕后，将采样通道采集的数据通过USB口发送给PC侧的LabVIEW软件分析处理。
　　
　　中断服务程序主要用来响应A/D所产生的中断，在设计中，中断服务的任务主要是读取A/D转换后的数据，并判断其是否达到FFT点数，如没达到则返回，反之，进行FFT运算，并将数据传递给接口芯片。