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基于DSP的数据实时无损压缩技术研究

作　者: 陈柯勋
导　师: 裴东兴
学　校: 中北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 无损压缩 DSP LZW字典压缩 混合压缩算法
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本课题的研究工作是围绕航天测控和某些复杂环境下的动态测试中存在测试精度高、数据量大给数据存储和传输造成很大困难的背景下展开的，重点研究了如何在DSP上实现实时无损数据压缩。本文研究的基于DSP的数据实时无损压缩技术，算法采用LZW字典压缩+游程压缩的混合压缩算法。系统采用模块化的设计思想，将整个系统划分成数据压缩模块和数据获取模块。在详细研究了被测信号特征的基础上，设计、改进得到一种可应用于实际情况、能够满足实际需求的LZW+游程混合压缩算法。即将16位采样数据的高低字节差分，高字节采用游程压缩，低字节采用LZW字典压缩。由于采用了游程压缩+LZW组合压缩算法，使得系统的实时压缩速率比单纯采用LZW压缩算法提高了近一倍。另外，本文采用了在数据压缩前先对采集到的数据进行预处理的技术，可以有效提高系统的压缩率。数据获取模块主要完成接受前端传感器的模拟信号，利用DSP自带的A／D转换器完成模／数转换，转换后的数字信号传送至数据压缩模块进行数据压缩，其结果经过USB接口模块送至终端计算机，在计算机上解压缩后对数据进行分析。最后，对系统进行了实验并对实验数据进行了分析。实验证明系统能实时、高效的对AD采集到的数据进行压缩。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题来源、目的及意义  9-10
  1.2 数据压缩技术的发展及研究现状  10-11
  1.3 本论文的主要工作和结构安排  11-14
2 方案选择与系统总体设计  14-27
  2.1 典型曲线特性分析及压缩算法探讨  14-16
  2.2 数据实时无损压缩系统方案选择  16-17
  2.3 DSP芯片的选型  17-18
  2.4 TMS320F2812芯片的主要特点和开发工具介绍  18-20
    2.4.1 28x系列芯片的主要性能  18-19
    2.4.2 软件开发平台ccs介绍  19-20
    2.4.3 仿真器介绍  20
  2.5 系统的总体设计  20-27
    2.5.1 系统总体设计原则  20
    2.5.2 测试系统的状态设计  20-24
    2.5.3 系统总体结构设计  24-25
    2.5.4 系统软件总体流程  25-27
3 数据实时无损压缩模块设计  27-45
  3.1 数据压缩的目的及意义  27-28
  3.2 数据压缩的分类  28
  3.3 无损压缩的几种常见方法  28-31
    3.3.1 霍夫曼编码  28-29
    3.3.2 LZ编码  29-30
    3.3.3 LZW数据压缩算法简介  30
    3.3.4 游程压缩算法简介  30-31
    3.3.5 算术编码  31
  3.4 数据压缩前的预处理技术  31-32
  3.5 游程数据压缩的实现  32-33
  3.6 LZW数据压缩的实现  33-36
  3.7 LZW数据压缩算法的仿真和移植  36-38
  3.8 在DSP上实现数据压缩的关键技术分析  38-40
  3.9 数据实时压缩可适应最大速率分析  40-41
    3.9.1 数据预处理时间  40
    3.9.2 游程压缩速率分析  40
    3.9.3 LZW压缩速率分析  40-41
    3.9.4 系统实时压缩最大速率  41
  3.10 数据压缩模块实验及数据分析  41-45
4 数据获取模块设计  45-60
  4.1 模拟适配调理电路设计  45-48
    4.1.1 放大电路设计  45-46
    4.1.2 滤波电路设计  46-48
  4.2 DSP的外围电路设计  48-50
    4.2.1 时钟电路设计  48-49
    4.2.2 复位电路和上电电路设计  49
    4.2.3 供电电路及电源管理电路设计  49-50
  4.3 数据获取模块数字电路设计  50-54
    4.3.1 模数转换模块设计  50-51
    4.3.2 事件管理器配置  51-52
    4.3.3 系统时钟配置  52-53
    4.3.4 通用I/O口配置  53
    4.3.5 存储器配置  53-54
  4.4 与计算机的通信接口设计  54-55
  4.5 采样频率的自适应技术  55
  4.6 测量量程可调技术  55-56
  4.7 系统抗干扰和抗冲击设计  56-57
  4.8 数据获取模块实验及数据分析  57-60
5 系统实验及数据分析  60-65
  5.1 系统实测曲线  60-61
  5.2 实测曲线数据分析  61-64
  5.3 结论  64-65
6 总结与展望  65-67
  6.1 全文总结  65
  6.2 本文的创新点及进一步工作  65-66
  6.3 前景展望  66-67
参考文献  67-70
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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