如何用DSP和FPGA构建多普勒测量系统

随着FPGA性能和容量的改进，使用FPGA执行DSP功能的做法变得越来越普遍。

　　许多情况下，可在同一应用中同时使用处理器和FPGA，采用协处理架构，让FPGA执行预处理或后处理操作，以加快处理速度。

　　传统上，大量的应用设计使用专门的数字信号处理(DSP)芯片或专用标准产品(ASSP)并通过信号处理算法来处理数字信息，滤波、视频处理、编码与解码、以及音频处理等仅仅是众多采用DSP的应用中的一部分而已。

　　现在，随着FPGA性能和容量的改进，以及可以在大多数DSP应用中看到的通用算术运算的效率的提高，使用FPGA执行DSP功能的做法变得越来越普遍。

　　在许多情况下，同一应用中同时使用处理器和FPGA，采用协处理架构，让FPGA执行预处理或后处理操作，以加快处理速度。

　　显示此种趋势的应用之一是多普勒测量系统，它可以测量固体或液体在各种环境中流动的速度。
　
　　从管道中流动的油，到人的心脏中流动的血液，相对于以前的方法，基于多普勒测量原理的非侵入式测量方法可以极大地降低风险，减功率电感少成本和提高精度。

　　一般来说，这些系统都是采用DSP技术，将FPGA和如TI公司提供的固定功能DSP器件之类结合起来使用。

多普勒测量系统

　　多普勒测量系统利用多普勒效应测量运动目标(固体、液体或气体)的速度。最著名的应用大概要算雷达枪了，交通巡警利用它检测超速汽车。

　　在测量除汽车速度之外的其他物体的运动(例如心脏中血液的流动)时，需要进行多种测量，来确定更为复杂的流动的细节。方法之一是利用电子束聚集技术。

　　在这种技术中，将使用大量探测器(许多小雷达枪)测量从发射源返回的频率。这些探测器沿抛物线分布(如图1所示)，因此从焦点返回的信号将会同时到达每个探测器。将这些信号组合起来，并对显著速度的微小波动进行少量处理，就可以确定位于焦点处的物体的速度。如果可以移动探测器来对整个关注区域进行扫描，那么这种方法效果会相当好，但是如果没有这样的条件，则可以采用另外一种技术，它可以获得同样的结果。通过插入一定的可编程的延迟，改变各个探测器的输入组合的时间，可以将焦点改变到关注区域中的几乎任何位置。例如，加入一定的固定额外延迟可以使焦点远移，而改变延迟来缩短探测器一侧的传播路径则会使焦点向该侧移动。

　　图2显示了如何利用可调延迟产生抛物线形效果。可调延迟功能在富含寄存器的FPGA中极易实现，并可能成为从传统DSP中剥离作为协处理器功能的一种功能。

系统实现示例



图3显示了一种系统实现示例的框图。位于图中部的FPGA负责产生发射器使用的输出信号。该实现采用Xilinx直接数字频率综合器IP核，可方便地产生各种波形。可以根据测量目标的不同轻松改变

　　探测器测量返回信号的模拟值，产生馈送到FPGA的数字值。FPGA对输入信号执行部分初步滤波运算，来调整探测器的位置。然后F电感器 设计PGA向每个探测器数据流中插入一定可编程延迟，以实现电子束聚集功能。数据流被组合起来，一个数字滤波器负责确定信号的频率分量。这样就得到了确定焦点速度所必需的多普勒读数。

　　在FPGA的内部有一个MicroBlaze软核，控制着测量过程，从而实现高层次的功能，如扫描电感器生产厂家、初始化、测试，以及诊断等。

　　DSP读取和存储FPGA执行操作的结果。一旦完成一系列扫描，处理器就可以构建出模压电感器一幅针对扫描区域的数字图像。可以为不同的速度分配不同的颜色(按照线性、对数或任何其他比例)，并将数字图像转换成视频图像，在图形终端上实时显示或记录下来留待以后回放。利用众多可以得到的软件或工具包中的一个，还可以在处理器中轻松实现到JPEG或其他视频格式的转换，还可以采用其他系统分割进行实验。如果实时视频处理和存储占用了处理器过多带宽，可以将算法的一部分(比如扫描数据的预处理)放在FPGA中来执行。

[变压器]电力问题，帮忙看一下。 本帖最后由 haitun1895 于 2021-6-10 10:25 编辑 单位的市电输入：L1，L2，L3 ，N，PE其中L1,L2,L3      L1->L2 : 396.3v 。 L1->L3：394.5V。 L2->L3：395.4V这样看是正常的。 问题是 L3->PE 13.6V  理论上记得是380V。 L1，L2，L3 对 N 分别是227.9V，227.5V，226.7V 。 可是N->PE 219.3V.这样是认为L3对PE短路了么？    难道电力传输终端会将一相 这里 L3

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