DSP在测井仪器中的应用

1、DSP在测井仪器中的应用,西安石油大学 严正国,什么是 DSP？,Digital signal processing, DSP 数字信号处理 Digital signal processor, DSP 数字信号处理器,什么是DSP？,Digital signal processing, 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？

2、,Digital signal processor, 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Harvard architecture,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Multiplier Accumulator(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-Overhead Looping,循环

3、开销50%,循环开销0%,循环寻址和位反转寻址Modulo Addressing and Bit-reverse addressing,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-point vs. 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：A x 2B, whe

4、re A is the mantissa and B is the exponent 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 Unsigned interger dddd dddd dddd dddd 有符号数：interger sddd dddd dddd dddd s-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，Pipeli

5、ne 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

6、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