基于插值的非均勻信號(hào)的傅里葉變換算法研究

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1、目錄一、A/D卡設(shè)計(jì)71.1基于PCI總線的A/D卡71.2基于USB總線的A/D卡8二、非均勻離散傅立葉變換11三、不同的插值算法131.拉格朗日多項(xiàng)式插值132.三次樣條插值143.牛頓插值15四、主要算法及程序171.拉格朗日算法172.三次樣條插值173.Newton算法19五、算法結(jié)果及比較分析21六、心得體會(huì)23七、參考文獻(xiàn)24一、一、A/D卡設(shè)計(jì)1.1基于PCI總線的A/D卡1、PCI總線的含義PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級(jí)總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口

2、以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。管理器提供了信號(hào)緩沖，使之能支持10種外設(shè)，并能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能，它為顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、MODEM等設(shè)備提供了連接接口，它的工作頻率為33MHz/66MHz。PCI是PeripheralComponentInterconnect(外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）的縮寫，它是目前個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數(shù)量的插槽類型，在目前流行的臺(tái)式機(jī)主板上，ATX結(jié)構(gòu)的主板一般帶有5～6個(gè)PCI插槽，而小一點(diǎn)的MATX主板也都帶有2～3個(gè)PCI插槽，可見其應(yīng)用的廣泛性。PCI總線是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線。

3、管理器提供了信號(hào)緩沖，使之能支持10種外設(shè)，并能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能。PCI總線也支持總線主控技術(shù)，允許智能設(shè)備在需要時(shí)取得總線控制權(quán)，以加速數(shù)據(jù)傳送。圖1.1典型的PCI系統(tǒng)總線構(gòu)成2、PCI總線的基本含義不同于ISA總線，PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用19的。這樣做的好處是，一方面可以節(jié)省接插件的管腳數(shù)，另一方面便于實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。在做數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由一個(gè)PCI設(shè)備做發(fā)起者（主控，Initiator或Master），而另一個(gè)PCI設(shè)備做目標(biāo)（從設(shè)備，Target或Slave）?？偩€上的所有時(shí)序的產(chǎn)生與控制，都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時(shí)刻只能供一對(duì)設(shè)備

4、完成傳輸，這就要求有一個(gè)仲裁機(jī)構(gòu)（Arbiter），來決定在誰(shuí)有權(quán)力拿到總線的主控權(quán)。當(dāng)PCI總線進(jìn)行操作時(shí)，發(fā)起者（Master）先置REQ#，當(dāng)?shù)玫街俨闷鳎ˋrbiter）的許可時(shí)（GNT#），會(huì)將FRAME#置低，并在AD總線上放置Slave地址，同時(shí)C/BE#放置命令信號(hào)，說明接下來的傳輸類型。所有PCI總線上設(shè)備都需對(duì)此地址譯碼，被選中的設(shè)備要置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當(dāng)IRDY#與TRDY#都置低時(shí)，可以傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)Master數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束前，將FRAME#置高以標(biāo)明只剩最后一組數(shù)據(jù)要傳輸，并在傳完數(shù)據(jù)后放開IRDY#以釋放總線控制權(quán)。1.2基于USB總線的

5、A/D卡1.2.1USB總線介紹USB總線為通用串行總線，USB接口位于PS/2接口和串并口之間，允許外設(shè)在開機(jī)狀態(tài)下熱插拔，最多可串接下來127個(gè)外設(shè)，傳輸速率可達(dá)480Mb/S，P它可以向低壓設(shè)備提供5伏電源，同時(shí)可以減少PC機(jī)I/O接口數(shù)量。USB是基于通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單快速連接，達(dá)到方便用戶、降低成本、擴(kuò)展PC連接外設(shè)范圍的目的。數(shù)據(jù)采集就是把來自各種傳感器的信號(hào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地測(cè)量或匯集起來,用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或記錄存儲(chǔ),實(shí)時(shí)完成測(cè)試和控制功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口連接各種功能模塊、儀器儀表和傳感器,組成測(cè)量系統(tǒng)。1.2.2USB接口電路設(shè)計(jì)圖

6、1.2USB接口電路結(jié)構(gòu)圖19R3是上拉電阻器，它可使USB口的D+端上拉到DS2490S的VB端，表示USB主機(jī)系統(tǒng)是高速設(shè)備，同時(shí)這個(gè)上拉電阻器告訴主機(jī)有USB設(shè)備插入。該上拉電阻器的設(shè)置對(duì)適配器的影響很大，它的負(fù)載值和1-Wire網(wǎng)絡(luò)的總長(zhǎng)決定1-Wire總線電壓上升到5V的速度。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試選擇R3的阻值為27Ω±lO%。R1、R2為USB數(shù)據(jù)線保護(hù)電阻器。L、L2具有禁止高頻干擾并且減弱EMI輻射的功能。LF33CV為3.3V電壓穩(wěn)壓器，與周圍元件C1、C2組成強(qiáng)上拉部分，給EEPROM或溫度傳感器等器件提供額外的電源。1.2.3USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集

7、系統(tǒng)使用采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器供計(jì)算機(jī)加工處理?；赨SB接口的數(shù)據(jù)采集與頻譜分析系統(tǒng)本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分組成,硬件部分主要有計(jì)算機(jī)、I/O接口設(shè)備.計(jì)算機(jī)作為硬件平臺(tái)的核心可采用臺(tái)式機(jī),系統(tǒng)采用的I/O設(shè)備為A/D數(shù)據(jù)采集卡,該采集卡是一種基于USB總線數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品,可與帶USB接口的各種臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工控機(jī)連接構(gòu)成高性能的數(shù)據(jù)采集測(cè)量系統(tǒng).整個(gè)系統(tǒng)主要由4部分組成：USB接口芯片及外圍電路、控制電路、數(shù)據(jù)緩沖電路和A／D轉(zhuǎn)換電