基于SOPC的頻譜分析儀設(shè)計(jì)與研制

3．1．6 平方和加法模塊設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)中處理的是16位數(shù)據(jù)，F(xiàn)FT變換后，要對(duì)結(jié)果進(jìn)行求模運(yùn)算，從而便于將數(shù)據(jù)在VGA上顯示，設(shè)計(jì)了硬件乘法器和硬件加法器來節(jié)省大量運(yùn)算所占用的時(shí)間，從而提高速度。其設(shè)計(jì)如圖6所示。

3．2 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件流程圖如圖7所示。

(1)系統(tǒng)初始化系統(tǒng)主要指由主控Nios軟核通過12C總線對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行初始化，包括A/D、按鍵等的初始化。
(2)數(shù)據(jù)采集 主要指Nios軟核從音頻輸出接口ADC―DAT讀取數(shù)據(jù)并作必要的處理。
(3)FFT IP核變換將采集來的數(shù)據(jù)通過FFT處理后再送入軟核中。
(4)NIOS核處理NIOS核將變換后的數(shù)據(jù)作以處理，以便于送顯示器顯示。
(5)圖像顯示NIOS核將處理后的最終數(shù)據(jù)經(jīng)VGA送顯示器顯示。

4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
4．1 FFT運(yùn)算全硬件實(shí)現(xiàn)，加快了數(shù)字信號(hào)處理的速度
設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)。FFF運(yùn)算，涉及了大量的浮點(diǎn)乘法運(yùn)算，軟件難以實(shí)現(xiàn)其快速性和實(shí)時(shí)性，采用FFT IP Core及硬件乘法器來實(shí)現(xiàn)FFT的方法．浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)．直接用FFT IP Core及乘法器實(shí)現(xiàn)。因而大大加快了運(yùn)算的速度。
4．2 定制Avalon總線接口IP、LCD及FFT控制器
在SOPC Builder中提供了方便的向?qū)В畮椭O(shè)計(jì)基于Avalon總線接口的IP Core。根據(jù)需要添加了LCD及FFT控制器來完成設(shè)計(jì)，這正是開放總線接口帶來的好處及優(yōu)勢(shì)。
4．3 實(shí)現(xiàn)片上設(shè)計(jì)．實(shí)現(xiàn)高集成度和可靠度
在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制和信號(hào)處理的功能，這是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案無法做到的。NIOS作為一款32位高性能處理器可以在FPGA內(nèi)部進(jìn)行配置，成功實(shí)現(xiàn)了可編程片上設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高集成度和可靠度。

5 結(jié)語
在分析和掌握NIOS核處理器和頻譜分析儀基礎(chǔ)上。完成儀器硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)。其中FFT運(yùn)算幾乎全硬件實(shí)現(xiàn)，大大加快了數(shù)字信號(hào)處理的速度；根據(jù)需要添加了LCD及FFT控制器來完成設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了片上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高集成度和可靠度。