DSP在测井仪器中的应用.ppt

DSP在测井仪器中的应用,西安石油大学严正国,什么是DSP？,Digitalsignalprocessing,DSP数字信号处理Digitalsignalprocessor,DSP数字信号处理器,什么是DSP？,Digitalsignalprocessing,DSP数字信号处理通过各种数学变换、运算，提取、增强数字信号中的有用信息，抑制或消除噪声。,常用的数字信号处理方法,相关卷积傅立叶变换拉普拉斯变换Z变换,数字信号处理应用,信号整形、滤波、检测、提取、谱分析等信息编码/解码、加密/解密、检错纠错等图像压缩/解压、增强、识别等,什么是DSP？,Digitalsignalprocessor,DSP数字信号处理器一种智能微处理器，能够高效的进行各种数字信号处理运算。,什么是DSP？,数字信号处理就是两个序列的乘加运算,1.读取两个操作数；2.乘法累加运算；3.循环,哈佛结构Harvardarchitecture,DM和PM具有各自独立的数据总线和地址总线，可以同时访问DM和PM,乘法累加器MultiplierAccumulator(MAC),单周期乘法累加指令,MR(40)=MR(40)MX(16)*MY(16),扩展的动态范围连续的256次乘加运算不会溢出,零开销循环Zero-OverheadLooping,循环开销50%,循环开销0%,循环寻址和位反转寻址ModuloAddressingandBit-reverseaddressing,循环寻址：循环缓冲区I0=buffer;m0=1;l0=length(buffer)位反转寻址：FFT蝶形运算时序列倒序,定点和浮点Fixed-pointvs.Float-point,定点：小数点位置固定，只能处理整数，多为16位处理器。指令执行速度快，器件成本低，功耗低，运算密集型的应用实现算法复杂，开发成本高。浮点：小数点位置浮动，多为32位处理器。采用类似科学技术法的表示方法，由尾数和指数两部分组成。例如：Ax2B,whereAisthemantissaandBistheexponent便于实现复杂的运算和算法，开发成本低，器件成本高，功耗较定点大。,原码和补码,无符号整数Unsignedintergerdddddddddddddddd有符号数：intergersddddddddddddddds-符号位d-数据位正数采用原码，负数采用补码。,按位取反加1,DSP应用系统,采集：A/D转换，同步采样，菊花连，过采样处理：累加平均，相敏检波传输：SPORT，UART，CAN，DTB,AD转换,逐次逼近型，SAR最高18位，最快5MSPS。流水线型，Pipeline最高24位，最快500MSPS。Delta-sigma型精度最高，超过24位，最高2.5MSPS。Flash型速度最快，超过1GSPS，位数一般不超过8位,同步采集-多片AD（菊花链Daisy-chain）,同步采样-双采样保持器,同步采样-时序控制同步,DSP+CPLD,在许多应用系统中，常采用DSP+CPLD的方案，结合DSP强大的数字信号处理能力与CPLD硬件可编程的优点。CPLD用于产生系统的各种同步和时序信号，DSP用于进行信号采集、处理和传输控制。,过采样技术,所谓过采样就是指以远远高于奈奎斯特（Nyquist）采样频率的频率对模拟信号进行采样。过采样可以降低基带内量化噪声功率谱密度，提高信噪比。,时域采样积分、平均,采样积分/平均算法就是利用噪声信号是随机的，其均值为零的特性，对同一样点进行多次采样累加或平均来压制噪声，从而提高信噪比的方法。采样信号经m次测量并积分的测量信噪比：,信噪比改善：,相敏检波,设待检测信号,，对,在一个周期内进行,，则有：,=,=,=,=,=,=,傅立叶变换，并取,=,相敏检波,对,进行采样后变为,，采样长度为,，采样频率为,。则采样的周期数为,。其中,，为采样间隔，,，为信号周期。采样后的信号,，n=0，1N-1,令,可得：,数字相敏检波,可求得：,数字相敏检波,DSP开发工具,书写规范的代码,使用头文件使用宏和函数注释,基于DSP+CPLD的电缆遥测技术,基于DSP+CPLD技术T5传输方式，半双工通信BPSK编码，CRC