數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器設(shè)計(jì)的中期報(bào)告本報(bào)告旨在介紹數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器的設(shè)計(jì)和進(jìn)展情況。該信號平均器的主要功能是對多個(gè)輸入信號進(jìn)行平均處理，以獲得更穩(wěn)定和準(zhǔn)確的輸出信號。1.總體設(shè)計(jì)方案數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器的設(shè)計(jì)基于FPGA芯片，采用VHDL語言進(jìn)行編程。主要組成部分包括輸入模塊、平均處理模塊和輸出模塊。輸入模塊采用外部模擬信號輸入，以實(shí)時(shí)采集多個(gè)信號。平均處理模塊對輸入信號進(jìn)行數(shù)字平均處理，并通過輸出模塊將結(jié)果輸出。具體設(shè)計(jì)方案如下：1.1輸入模塊輸入模塊采用16位ADC芯片，具有多個(gè)輸入通道，每個(gè)通道采集的最大信號幅度為2V。采集到的模擬信號經(jīng)過ADC芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后傳輸?shù)紽PGA芯片進(jìn)行進(jìn)一步處理。采集到的每個(gè)信號在FPGA芯片中都有一個(gè)端口進(jìn)行連接。1.2平均處理模塊平均處理模塊采用FPGA芯片的內(nèi)部RAM存儲砂車信號，并對其進(jìn)行數(shù)字平均處理。在本設(shè)計(jì)中，平均處理模塊將包含一個(gè)FIFO隊(duì)列，用于實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)信號的平均處理。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：1.2.1FIFO隊(duì)列FIFO隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在該設(shè)計(jì)中，F(xiàn)IFO隊(duì)列將用于存儲多個(gè)輸入信號，并按照先進(jìn)先出的原則對它們進(jìn)行平均處理。隊(duì)列的深度將根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。當(dāng)該隊(duì)列的容量超過所需的深度時(shí)，將從隊(duì)列的頭部開始刪除最老的數(shù)據(jù)，并在隊(duì)列的尾部添加最新的數(shù)據(jù)。1.2.2數(shù)字平均處理當(dāng)FIFO隊(duì)列中的信號數(shù)量達(dá)到所需的深度時(shí)，平均處理模塊將對它們進(jìn)行數(shù)字平均處理。該處理將通過加法器和除法器實(shí)現(xiàn)，具體方法如下：（1）將FIFO隊(duì)列中的每個(gè)信號采樣值相加。（2）將采樣值總和除以隊(duì)列的深度，以獲得平均值。（3）平均值將被傳輸?shù)捷敵瞿K進(jìn)行顯示。1.3輸出模塊輸出模塊采用FPGA芯片的數(shù)字輸出端口，將平均處理模塊產(chǎn)生的結(jié)果以數(shù)字形式輸出。2.實(shí)施方法數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器的設(shè)計(jì)將在實(shí)際硬件平臺上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。硬件平臺包括一塊FPGA開發(fā)板和一個(gè)PC機(jī)。開發(fā)板將連接輸入模塊和輸出模塊，并將FPGA芯片編程到開發(fā)板上。PC機(jī)將用于控制平均器的啟動(dòng)和停止，并顯示平均處理的結(jié)果。3.初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果目前，數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，并且已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了初步測試。以下是初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)：3.1輸入模塊的測試結(jié)果輸入模塊的測試結(jié)果表明，ADC芯片已經(jīng)成功將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其傳送到FPGA芯片進(jìn)行進(jìn)一步處理。每個(gè)輸入信號的采樣精度和信噪比均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.2平均處理模塊的測試結(jié)果平均處理模塊的測試結(jié)果表明，F(xiàn)IFO隊(duì)列已經(jīng)成功存儲了多個(gè)輸入信號，并對它們進(jìn)行了數(shù)字平均處理。由于設(shè)計(jì)中采用的是FPGA內(nèi)部RAM存儲砂車信號，因此平均處理速度非?？?。所得到的平均結(jié)果符合實(shí)際預(yù)期。3.3輸出模塊的測試結(jié)果輸出模塊的測試結(jié)果表明，平均處理結(jié)果已經(jīng)成功通過數(shù)字輸出端口傳遞到外部設(shè)備，并且得到了正確的顯示。4.下一步工作在數(shù)字式多點(diǎn)信號平均器的設(shè)計(jì)過程中，還需要進(jìn)一步開展以下工作：4.1對平均器進(jìn)行性能測試，并進(jìn)行性能分析。4.2對平均器進(jìn)行系