從表1中可以看出：在存儲器中存儲的N個數(shù)值中僅有N-1-k個數(shù)據(jù)進行了自相關(guān)運算，超出這個范圍的數(shù)據(jù)應視為無效數(shù)據(jù)被舍棄。因此如果N的長度過短或者k的數(shù)值過大，存儲器中的數(shù)據(jù)將有相當一部分數(shù)據(jù)被舍棄，并且隨著k值的增加被舍棄的數(shù)據(jù)量將在整個存儲數(shù)據(jù)量中的比例越來越大；但是由于信號的自相關(guān)性隨著延遲k增加而降低，在做自相關(guān)運算時一般采用較小的k值。為此，如果采用較大的RAM存儲器和較小的k值，在一組存儲數(shù)據(jù)中舍棄的數(shù)據(jù)其實是占比例很小的。例如在k=3的情況下，即延時為3個A／D轉(zhuǎn)換周期，CyclmleⅡFPGA中存儲器的最大存儲長度為65 536個8 b存儲單元，舍棄記錄數(shù)據(jù)為3個8 b，舍棄數(shù)據(jù)量僅占存儲數(shù)據(jù)量的0．004％，在自相關(guān)處理時是能夠接受的。如圖6所示。
2．2 累加器及1／N相乘單元實現(xiàn)：
如果使用2的N階次冪數(shù)據(jù)用作自相關(guān)計算，在二進制下可以通過向右移位N個bit位實現(xiàn)除法功能。在設計中采用了2×16個采樣數(shù)據(jù)組成的數(shù)組完成自相關(guān)計算，其算法具體流程圖如圖7所示。

3 微處理器的設計實現(xiàn)
嵌入式微處理器的設計包括3個部分：利用SoPCBuilder定制的軟核CPU，在Quartus II環(huán)境下設計的電路和Nios II編程。
Nios II的軟件編程主要基于嵌入式操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ。μC／OS-Ⅱ是一個完整的、可移植、固化和剪裁的占先式實時多任務核(Kernel)。從1992年發(fā)布至今，μC／OS-II已經(jīng)有上百個的商業(yè)應用案例，在40多種處理器上成功移植。其中Altera提供對μC／OS-II的完整支持，非常容易使用。
μC／OS―II提供以下系統(tǒng)服務：任務管理(Task Management)；事件標志(Event Flag)；消息傳遞(Mes-sage Passing)；內(nèi)存管理(Memory Management)；信號量(Semaphores)；時間管理(Time Management)。在應用程序中，用戶可以方便地使用這些系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)目標功能。
在該設計中，建立了一個主任務和兩個子任務(任務1，任務2)：主任務主要是負責啟動子任務；任務1主要負責數(shù)據(jù)的采集和采集數(shù)據(jù)的存儲，任務2主要負責調(diào)用存儲器中存儲的采集數(shù)據(jù)控制外圍計算模塊進行自相關(guān)計算。總體軟件算法流程圖如圖8所示。圖9為由SoPC實現(xiàn)的Nios II處理器圖。

在Nios II系統(tǒng)中，首先，通過main()主函數(shù)調(diào)用OSTaskCreateExt()函數(shù)創(chuàng)建任務1，即數(shù)據(jù)采集任務。
由于AD7822作為AVALON的從外設掛接在了AVALON總線上，通過在任務1中通過調(diào)用IORD_16DIRECT()端口查詢函數(shù)實時發(fā)起A從端口傳輸啟動AD7822，獲取采集數(shù)據(jù)，然后使能外圍RAM的wren端口存儲。當存儲到該設計中存儲器長度的數(shù)據(jù)以后，通過“尾觸發(fā)”方式啟動任務2，即自相關(guān)計算任務，并且調(diào)用延遲函數(shù)OSTimeDlyHMSM()，交出CPU的使用權(quán)。程序要點如下：

在任務2中，首先關(guān)閉兩個存儲器的寫入使能，使之只能讀出數(shù)據(jù)；然后輸出相應的兩個地址碼：兩個地址碼之間有相對k的延時，并且同時使能18×18乘法器，累加器及1／N相乘單元，當循環(huán)完成后，自動刪除任務2，交CPU使用權(quán)給數(shù)據(jù)采集任務。程序要點如下：

4 結(jié) 語
首先，該設計采用嵌入式操作系統(tǒng)實時控制外圍運算邏輯電路的方式。實現(xiàn)了多乘加的DSP運算，由于嵌入式操作系統(tǒng)的靈活性和廣泛的可移植性，使得該設計的可讀性和移植性增強；其次，本設計采用天生并行結(jié)構(gòu)的FPGA處理器完成多乘加運算，有利于提高運算速度和處理的穩(wěn)定度；再次，將必要的外設作為AVALON總線器件，采用總線查詢傳輸?shù)姆绞竭M行訪問，不必在嵌入式操作系統(tǒng)中過多的考慮底層硬件的驅(qū)動和時序，這樣提高電路的穩(wěn)定性且也增強了程序的通用性。