在MSP430F1611上實現(xiàn)周期圖譜分析及校正

③為節(jié)約RAM內(nèi)存空間，將旋轉(zhuǎn)因子對應(yīng)的正余弦表制作成表格存放在ROM空間中，而蝶形運算時可通過查表得到旋轉(zhuǎn)因子后再進行FFT運算。
④由于FFT運算過程中的旋轉(zhuǎn)因子是通過左移14位取整得到的，因此蝶形運算過程中需要乘法運算結(jié)果右移14位。MSP430F1611單片機乘法器的結(jié)果寄存器，由高16位乘法結(jié)果寄存器RESFII、低16位乘法結(jié)果寄存器RESLO組成，右移14位操作就是保留高位結(jié)果寄存器所有內(nèi)容和低位結(jié)果寄存器中的高兩位，因此RESHI、RESLO一起向左移2位，然后保留高位結(jié)果寄存器作為乘法結(jié)果就可實現(xiàn)右移14位過程。

5 算法測試
為了驗證算法的實時性和正確性，通過信號發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號送入所研制的基于MSP430f1611為核心的處理系統(tǒng)，對算法進行了全面的測試。
(1)測試算法運行時間
測試對2 048點數(shù)據(jù)進行功率譜估計所需要的總時間。預(yù)先設(shè)置MSP430F1611單片機的P5．4引腳為普通I／O，且為輸出方式，接著，循環(huán)執(zhí)行FFT運算和功率譜估計程序，且每次開始FFT計算和功率譜估算前，將P5．4輸出電平翻轉(zhuǎn)，因此P5．4輸出的相鄰兩次翻轉(zhuǎn)電平的時間間隔就是FFT運算和功率譜估計的總時間。通過數(shù)字存儲示波器觀測P5．4引腳輸出的信號波形，如圖4所示。

每次高低電平翻轉(zhuǎn)的時間間隔約為500 ms，即對2 048點數(shù)據(jù)進行功率譜估計總共需要500 ms。
(2)測試算法計算精度
由于FFT運算的最大誤差發(fā)生在非整周期采樣時，所以，選擇這些最大誤差點來進行測試。由于泄漏誤差，信號基頻表示為
f0=(k+d)fs／N (7)
式(7)中，k為整數(shù)，d為小數(shù)(定義d為泄漏誤差系數(shù))。由于泄漏誤差不超過頻率分辨率的二分之一，所以|d|≤O．5。當(dāng)d=O時，即為整周期采樣情況；當(dāng)d=O．5時，就是最大非整周期采樣的地方。因為所研制的基于FFT的頻譜分析方法將應(yīng)用于數(shù)字渦街流量計，在此，針對氣體40口徑頻率范圍為69～1 380 Hz，設(shè)定采樣頻率為3 717．472 199 Hz，數(shù)據(jù)點數(shù)為2 048，選擇不同的k值得到不同的頻率信號，由信號發(fā)生器產(chǎn)生幅值為60 mV的這些信號，送入兩線制渦街流量計信號處理系統(tǒng)低通濾波器前端，然后經(jīng)過預(yù)放大電路和低通濾波電路后，送入MSP430F1611進行頻率估計。