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基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

2017年12月23日 15:05 次阅读

1、引言

在高频的超声波数据采集及频率分析的应用中,通常会采用实收实发的系统来模拟收到信号,目前最经常采用的模式是使用下位机高速连续采样,上位机进行数据分析的模式,然后在将检测的信号通过D/A发送出去。这种模式可以完成M级甚至于G级的数据连续采样,目前已经在高速的工业信号采集中得到了广泛的应用。

提出基于STM32的实收实发系统,主控芯片采用目前最新的STM32F407芯片,属于ARM公司推出的最新一代低功耗高性能片上系统,内核为CORTexM4,最高主频可以到168MHz,内部采用ARM的精简指令集,单周期指令,并且集成了ARM公司的浮点DSP指令集,可以对数据进行信号滤波以及FFT运算,计算能力超过TI的200M主频的DSP;由于采用了片上系统设计,因此片内集成了大量的外设,具有较强的控制通信能力,很适合在工业控制信号处理中使用。整个系统基于STM32的低功耗设计,且系统体积较小,整个系统可以在不依赖主机的情况下进行独立工作,具有较好的应用前景。

2、系统组成结构

提出基于STM32的超声波实收实发系统主要由3部分构成:1)信号调理;2)数据采样分析;3)PWM发射组成。硬件总体设计如图1所示。

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

图1  总体设计方案

系统的核心处理器采用了基于CORTexM4内核的STM32F407芯片,最高稳定工作主频为168MHz,内核功耗仅为128μA/MHz,采用ARM的32bIT精简指令集,单周期指令,并且集成了ARM公司的浮点DSP指令集,拥有乘累加器与除法器,可以对数据进行信号滤波以及FFT运算,计算能力较强,并且可以采用开源的ARM-gCC编译器进行编译,软件设计较为灵活,同时意法半导体已经将芯片的内核及外设都编写了驱动库,更加简化了应用的难度。

3、信号调理部分设计

信号调理部分采用了模拟比较器输入的结构,结构如图2所示。

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

图2  模拟比较器输入结构

信号通过高速运放搭建的模拟比较器,比较器的比较电压通过STM32F407的DAC提供,用于初始化进行噪声采集,门限自适应,这样可以滤除存在于信道中的噪声。

信号经过了模拟比较器后得到了一个标准的方波信号,方波信号进入到STM32F407的IO口中。

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DSP在射频识别系统中的应用

以TMS320为代表的数字信号处理(DSP)芯片自80年代由TI公司推出以来,已提供了不同系列, 各...

发表于 2018-02-08 10:33 117次阅读
DSP在射频识别系统中的应用

DSP技术在汽车定位防盗系统的应用及体系结构研究

随着人们生活水平的提高,汽车已逐步进入家庭,对汽车防盗的要求越来越高。尽管市场上的汽车防盗器正逐步改...

发表于 2018-02-08 08:51 306次阅读
DSP技术在汽车定位防盗系统的应用及体系结构研究

先进DSP技术在助听器中的应用

很少有应用比现代助听器面临更多的技术限制。在这里,在较小的设计内提高性能水平和降低功耗的需求大于消费...

发表于 2018-02-08 08:48 257次阅读
先进DSP技术在助听器中的应用

多轴电机控制设计【DSP解决方案与FPGA电机控...

现代传动系统要集成控制回路精度、扩展性、网络通信、外设控制、数据和设计安全、功能安全和可靠性等特性,...

发表于 2018-02-07 16:37 231次阅读
多轴电机控制设计【DSP解决方案与FPGA电机控...

STM32的GPIO输出编程实例之点亮三色LED

本实验通过STM32的三个GPIO口驱动三色LED的三个通道,将GPIO设置为推挽输出模式,采用灌电...

发表于 2018-02-07 11:14 2069次阅读
STM32的GPIO输出编程实例之点亮三色LED

DSP平台在语音数字化设计中的应用

基于DSP平台的语音数字化设计以DSP为核心处理器,采用硬件软件相结合的技术,具有话音采集,数字化压...

发表于 2018-02-06 17:15 169次阅读
DSP平台在语音数字化设计中的应用

基于OMAP3730的低成本高清屏媒系统【DSP...

设计并实现了一种基于OMAP3730的低成本高清屏媒系统,能够充分发挥可编程C64+DSP的强大计算...

发表于 2018-02-06 17:13 232次阅读
基于OMAP3730的低成本高清屏媒系统【DSP...

基于以太网BOOTP协议的DSP程序加载技术

为了解决工业远程控制设备的软件更新带来的成本和效率问题,在研究了以TMS320C6670为核心的DS...

发表于 2018-02-06 16:16 217次阅读
基于以太网BOOTP协议的DSP程序加载技术

DSP的电子负载中硬件和软件功能的分配和协调

控制模块:该模块由TMSF2812来实现,通过计算机接收用户的指令,生成所需的电压电流信号,驱动信号...

发表于 2018-02-05 20:46 112次阅读
DSP的电子负载中硬件和软件功能的分配和协调

数字音频处理器(DSP)的主要作用

数字音频处理器(DSP)就是为了解决这些林林总总的问题。在这个设备刚研发出来的时候,DSP是单独的一...

发表于 2018-02-05 20:41 404次阅读
数字音频处理器(DSP)的主要作用

GPU/FPGA脱颖而出,CPU/DSP还有哪些...

2017年12月,IBM推出首个为AI而生的服务器CPU POWER9,旨在为数据密集型人工智能工作...

发表于 2018-02-05 20:36 253次阅读
GPU/FPGA脱颖而出,CPU/DSP还有哪些...

数字信号处理选型和介绍

本文开始对数字信号处理和数字信号处理的选型进行了介绍,其次介绍了数字信号处理芯片的选型参数,最后介绍...

发表于 2018-02-05 14:02 580次阅读
数字信号处理选型和介绍

基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

对于复杂的系统,鲁棒性是非常重要的。为了协助客户建立鲁棒性系统,KeyStone器件提供了多种硬件保...

发表于 2018-02-04 22:24 77次阅读
基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...