基于ARM7的微弱信號采集系統設計與實現

2.3 采集電路設計

采集電路由差分放大器SSM2141、增益放大器LT1355、A/D芯片ADC12062和ARM處理器S3C4510B組成，如圖3所示。

差分放大器SSM2141將輸入的差分信號再次轉換成單端信號。高速運放LT1355將單端信號放大，使其值符合A/D芯片輸入電壓范圍。

ADC12062作為模數轉換芯片，具有12位采樣精度，其基準電壓為4.096V。ADC12062采用CMOS工藝，具有低功耗的特點，功耗為75mW。 ADC有下降沿觸發中斷引腳，將此引腳與ARM的外部中斷引腳相連，ADC轉換完成以后，及時通知ARM讀取數據。

3 系統軟件設計

數據采集系統的軟件包括ARM初始化程序、中斷向量表和應用程序。

3.1 初始化程序和中斷向量表

系統啟動時首先運行ARM內部ROM的BOOTLOADER程序，通過這段程序，可以初始化硬件、建立內存空間映射圖。BOOT LOADER程序基本流程圖如圖4所示。

1)存儲器初始化主要配置芯片內外存儲器介質映射和實現地址空間的特殊存儲器。配置如下。

3.2 微弱信號處理算法的實現

本研究采用基于功率譜估計來實現數字相關算法，流程圖如圖5所示。

相關運算轉變為功率譜計算，要對采集數據進行快速傅里葉變換(FFT)和快速傅里葉反變換(IFFT)，其中FFT傅里葉算法是該程序模塊的重點，時間抽取(DIT)基2的FFT算法是較為合適的FFT算法。

圖6是FFT算法實現的基本框圖。在蝶形運算中，奇數序列和偶數序列分開計算，因此設計了偶數序列存儲單元和奇數序列存儲單元。

3. 3 AD數據采集軟件的實現

ADC12062作為模數轉換芯片，采用外部中斷向ARM芯片報告數據轉換完成，然后ARM讀取數據到數據存儲區，當數據存儲區滿后，上位機會啟動數據處理程序和上位機傳送數據程序。AD數據采集軟件的流程圖如圖7所示。