基于NIOS的高速ADC測試系統(tǒng)的設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、該文介紹的測試系統(tǒng)是針對高速A/D轉換器(ADC)的應用,利用基于NIOS的硬件平臺,采用純正弦信號作為輸入信號,用NIOS控制采樣,并將A/D轉換后的數(shù)據(jù)存儲,然后通過串口送到上位機進行FFT變換,進而來分析ADC的信噪比、有效位數(shù)等動態(tài)參數(shù)。 目前對于實時信號的處理速度越來越高,處理器要求ADC的頻率盡量靠近視頻、中頻甚至射頻,以獲得更多的目標信息。對于高速ADC來說,其動態(tài)性能更加重要,因此精確測試ADC的動態(tài)性能指標具有

2、非常重要的意義。 傳統(tǒng)的動態(tài)性能的測試方法是用高精度的DAC來重建ADC的輸出信號,然后用模擬的方法來分析。這樣的測試方法復雜,精度低并且能測試的指標有限。國外從20世紀70年代起研究數(shù)字信號處理技術對ADC進行動態(tài)測試,主要有正弦波擬和法、柱形圖(Histogram)分析法、拍頻(Beatfrequency)測試法和離散參數(shù)傅立葉(FFT)變換法等 測試系統(tǒng)是基于NIOSCPU系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理,從而構成可編程

3、、數(shù)字化的ADC測試系統(tǒng)。系統(tǒng)分為下位機(NIOS系統(tǒng))和上位機(PC機),下位機主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和傳輸,上位機主要是取數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。下位機部分包括硬件和軟件兩部分,硬件系統(tǒng)包括NIOSCPU系統(tǒng)、BootROM、I/O系統(tǒng)、AvalonBus和存儲器;軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)傳輸子程序。而上位機主要是軟件部分,上位機通過串口從下位機把數(shù)據(jù)采集并且存儲到文件中,然后做進一步分析。 ADC將模擬信號轉換成數(shù)字信

4、號后,NIOS通過并行輸入輸出(PIO)模塊接口讀入這些信號并進行相應的處理。我們通過QuartusⅡ中的SOPCBuilder為NIOS核配置并行輸入輸出(PIO)模塊。在我們的系統(tǒng)中,將并行輸入輸出(PIO)模塊配置為從設備,軟件通過訪問存儲器中映射的4個寄存器來控制和讀寫并行輸入輸出(PIO)模塊接口。 由于在Windows操作系統(tǒng)(Windows2000、WindowsXP、Windows2003等)下,CPU運行于ri

5、ng0模式,并且統(tǒng)一管理硬件資源,而用戶態(tài)的應用程序運行于ring1模式,它不能直接訪問硬件,而是通過調用執(zhí)行于核心態(tài)的設備驅動程序提供的各種服務間接地對硬件資源進行訪問,這一機制確保了系統(tǒng)的安全。所以,以前在DOS和Windows98下可以很容易完成的I/O端口讀寫,在Windows2000/XP下必須編寫驅動程序,才能夠實現(xiàn)。 利用離散參數(shù)的快速傅立葉變換(FFT)可以進行ADC的動態(tài)參數(shù)測試。這種測試方法是利用FFT算法對

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