基于MSP430F1611單片機(jī)的音頻信號分析
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3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3．1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計
本設(shè)計在MSP430F1611單片機(jī)中嵌入了μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)，可以很方便地實現(xiàn)多任務(wù)的調(diào)度與協(xié)調(diào)，極大地節(jié)約了軟件開發(fā)時間和減少了出錯幾率。系統(tǒng)的軟件流程圖如下：圖4為FFT的軟件流程圖，圖5為負(fù)責(zé)信號采集并進(jìn)行FFT計算的從機(jī)MSP430F1611的流程圖，圖6為負(fù)責(zé)外設(shè)信號分析的主機(jī)MSP430F1611的流程圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172826.htm
3．2 FFT算法的具體設(shè)計
3．2．1 FFT點(diǎn)數(shù)與采樣頻率的分析
本系統(tǒng)應(yīng)用基2的傅里葉變換進(jìn)行計算，考慮到使用的16位MSP430F1611單片機(jī)的RAM存儲空間為10 k，由于經(jīng)過FFT計算后譜線的幅值關(guān)于中心對稱，為了節(jié)省硬件資源，將FFT計算后的2048個點(diǎn)舍去，故可節(jié)省一半的資源，由于2 048x16 bitx2=8．192 k，故最大取N=4 096個點(diǎn)作FFT。本系統(tǒng)將頻率分辨力設(shè)定為20 Hz，如果取采樣頻率fs=40kHz，那么此FFT的頻率分辨力△f=fs／N=10 Hz。但在實際情況下，由于FFT只能分析有限個點(diǎn)，必須對連續(xù)時間的信號進(jìn)行截斷，相當(dāng)于在時域信號加了一個窗，使信號頻譜向兩邊擴(kuò)散產(chǎn)生頻譜泄漏效應(yīng)；再加上FFT的頻率分辨力有限，使信號頻譜不能完全與FFT的譜線重合，從而產(chǎn)生柵欄效應(yīng)，這兩種效應(yīng)使分析出來的譜線擴(kuò)散分布；對兩個相距只有20 Hz的信號，所以可采取提高FFT的頻率分辨力△f即減小采樣頻率或提高FFT點(diǎn)數(shù)，或通過加窗的方法來更精確地分析頻譜。本系統(tǒng)將所采集信號的頻率分成兩段，當(dāng)信號頻率較高時，可利用fs=40 kHz的采樣頻率采樣，當(dāng)所采集信號的頻率較低時，通過輸入裝置改變采樣頻率至fs=20kHz，這樣FFT的采樣頻率甚至可提高到△f=fs／N=5 Hz，通過此方法可提高整體系統(tǒng)的頻率分辨力，而分析FFT的點(diǎn)數(shù)受到硬件資源的限制，最后也可通過加窗的方法來提高分析精度。
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