插值查找表：實(shí)現(xiàn)DSP功能的簡便方法

　　線性化非線性傳感器

　　目前許多企業(yè)在工業(yè)控制系統(tǒng)中使用“智能傳感器”，以滿足低占用空間、低功耗、高性能、最低成本以及最短開發(fā)時間等要求。通用智能傳感器可視為一個由傳感器及其信號控制線路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、帶或不帶嵌入式處理器的相關(guān)DSP子系統(tǒng)組成的功能組件，所有這些功能塊都集成在的同一器件上，如圖4所示。

　　智能傳感器的目的是將物理量(如電機(jī)中的電流)轉(zhuǎn)化為數(shù)字電路能夠處理的數(shù)字信號。構(gòu)建這類傳感器所采用的技術(shù)及組件的某些特性通常會導(dǎo)致諸如失調(diào)、增益和非線性等誤差，進(jìn)而導(dǎo)致總體傳遞函數(shù)呈非線性。

　　一般來說，客戶會校正他們產(chǎn)品中運(yùn)行的DSP子系統(tǒng)所出現(xiàn)的上述誤差。如果y=f(x)是來自傳感器和ADC級聯(lián)的數(shù)字輸出信號，那么DSP必須執(zhí)行其反函數(shù)g(y)=f-1(y)來補(bǔ)償非線性函數(shù)，這樣總體輸出z即為：

　　這是直線方程，其斜率為m，縱截距為b。

　　最簡單的線性化方法是LUT法，采用存儲在ROM中的傳感器校準(zhǔn)點(diǎn)。不過，對16位的ADC來說，ROM顯得過大了，且需要64個BRAM單元。而內(nèi)插LUT則不然，是一個良好的解決方案。

　　舉例來說，我們假定非線性傳遞函數(shù)是一條拋物線。下一MATLAB分段碼說明了如何生成最終直線的m和b參數(shù)，以及如何計(jì)算g(y)(即f(x)的反函數(shù))。圖5用三種顏色顯示了三條不同曲線。請注意在計(jì)算f(x)的反函數(shù)g(y)過程中會丟失一些值。這是因?yàn)橛袔讉€y值相同的點(diǎn)對應(yīng)著不同的x點(diǎn)。因此，需要對g(y)進(jìn)行平滑化，填補(bǔ)所有缺失的點(diǎn)。為精確起見，我沒有把這部分運(yùn)算包括在MATLAB分段碼中，見代碼清單。

　　我采用非常類似于圖3的設(shè)計(jì)，在SystemGeneratorforDSP中運(yùn)行基于定點(diǎn)周期的仿真，在非線性傳感器的總體輸出范圍內(nèi)得到了92.48dB的信噪比。