基于嵌入式系统的光纤光栅解调系统的研究.docVIP

　　基于嵌入式系统的光纤光栅解调系统的研究 摘 要： 对基于DSP和ARM的光纤光栅解调系统进行研究。针对以DSP，ARM为核心的系统电学部分进行设计；对信号解调算法的软件实现进行研究；最后，叙述了系统整体搭建的情况，同时还分析了对系统进行整体测试的情况，将理论研究运用到实际系统中，得到的实验结果验证了系统的实用性。 中国 8/vie 　　关键词： 光纤光栅； 可调谐F?P滤波器； 嵌入式系统； 寻峰与解调算法 　　中图分类号： TN919?34； TM417 文?I标识码： A ： 1004?373X（2017）05?0097?04 　　Abstract： The fiber Bragg grating demodulation system based on DSP and ARM is studied. The electrical part of the system taking DSP and ARM as the core plementation of the signal demodulation algorithm is studied. The overall construction situation of the system is described， and its overall test situation is analyzed. The theoretical research is applied to the practical system. The practicality of the system ental results. 　　Keybedded system； peak searching and demodulation algorithm 　　随着光纤的出现以及光纤通信技术的发展，光纤传感技术逐渐成为一门新兴的研究领域。当前，国内外的大型结构健康监测中，对于光纤光栅传感及解调系统的需求越来越大。在实际的工程应用当中，低成本、便携性好、高稳定性的光纤光栅解调仪将成为未来发展的趋势。针对目前光纤光栅解调系统中数据监测分析对于系统低成本、实时化、便携化的要求，本文对基于DSP和ARM的光纤光栅解调系统进行研究。 　　1 光纤光栅解调系统电学部分 　　1.1 A/D数据采集电路的设计及实现 　　1.1.1 A/D数据采集电路的硬件设计 　　由于本文所研究的基于嵌入式系统的光纤光栅解调系统需要同时对可调谐F?P滤波器模块输出的标准信号与传感器信号进行A/D采样，因此在选用A/D芯片时首先需要考虑的是能够进行多通道同步采样。其次，由于原始信号变化较快，而A/D数据采集电路的精度对于系统整体的精度有着非常重要的影响，因此选择的A/D芯片应该具有较高的采样速率与较高的分辨率。同时，考虑到原始信号的幅值范围，在选择A/D芯片时应该确保输入引脚的极性和电压输入范围满足系统要求。最终，选择AD公司较新推出的AD7606芯片。 　　1.1.2 A/D数据采集电路的软件设计 　　对A/D数据采集电路的软件设计需要完成的功能是在DSP F2812芯片中用程序控制AD7606电路正常工作，并且能够准确读取A/D转换后的结果。另外，还需要通过[Dout0]引脚向可调谐F?P滤波器模块发送一个锯齿波扫描起始信号。 　　软件设计有以下两个方面的选择： 　　（1） 选择AD7606的工作模式。为了便于程序控制，AD7606选择CONVST转换后的数据读取模式，由于电路中已将所有通道启动转换信号引脚CONVST A，CONVST B连接到了一起。所以当程序发出CONVST指令后，BUSY工作忙信号将会被拉高。当经过大约[tconv=]35 ms后，连接BUSY信号的引脚将检测到一个下降沿信号。然后根据设定，经过[t4]时间后，程序将发出[CS]使能信号。 　　（2） 选择AD7606与DSP的通信方式。由于电路设计时采用的是串行读取模式，因此软件设计中也要采取串行读取模式。当程序发出[CS]使能信号后，AD7606将根据输入的时钟周期开始向DSP串行传输转换后的数据。由于AD7606是8通道同步采样芯片，因此8个通道的转换数据将以通道1、通道2、…、通道8的顺序从DoutA口依次输出。另外，FIRSTDATA引脚输出的高电平信号表示DoutA引脚正在传输第一通道的数据。 　　考虑到DSP F2812需要同步接收来自AD7606多个通道转换后的数据，并且传输的数据量很大，因此采用DSP F2812芯片内部的多通道缓冲串行接口（McBSP）与AD7606的引脚进行连接。另外，配合DSP上GPIO的输入输出，就可以完成DSP和A/D间的通信任务。A/D数据采集电路软件设计流程图如图