數(shù)值，再將計算結(jié)果寫入FIFO中。因此，計算零偏校正值的過程實際上等效于用一個時間窗抽取一段振動信號，然后求其均值。FIFO緩存結(jié)果的過程等效于時間窗按分段計算分段均值的間隔平滑向后移動，從而使得算法具有自適應(yīng)特性，可以“準實時”更新信號的零偏。
[0132]上述零偏校正的實現(xiàn)過程中包含的變量分為三組:FIF0操作、分段均值計算和總體均值計算。
[0133]FIFO操作相關(guān)的控制變量包括:fifodin(FIF0的輸入)、fifowr(FIF0的溢出標識位)、打;1；'(^(1(讀取操作標識)、;1^;1；'(^(101、;1^;1；'0(10111:(?正0的輸出)；狀態(tài)變量包括:fifofull(滿)、fifoempty(非滿)JifordDl為fiford延遲一個時鐘周期的緩存值。
[0134]分段時間內(nèi)振動信號的均值計算相關(guān)的變量包括:datasum(累加的分段均值之和)、datasumBuf、datacnt (已累加的采樣點個數(shù))和datacntWrap。Datasun^tl位寬為AD數(shù)據(jù)位寬CDATAWIDTH(al lnumericconfig.vhd)加上SUMDATA_WIDTH(al lnumericconfig.vhd)。SUMDATA_WIDTH決定了計算分段均值的個數(shù)，datacnt的位寬即為該值。datasumBuf實際存儲的是分段均值，位寬為CDATAWIDTHt3Datacnt統(tǒng)計分段計算已累加采樣點的個數(shù)。datacni^rap為datacnt溢出標識，指明此次分段均值計算結(jié)束，下個時鐘開始新的分段均值計算。
[0135]整體均值計算相關(guān)的變量為avaragesum，代表FIFO中分段均值的累加值。avaragesum的位寬為CDATAWIDTH加上FIFO深度(以地址位寬作為單位)。注意:當修改了FIFO的深度時，必須相應(yīng)修改代碼中FIF0DEPTH(al lnumericconfig.vhd)的數(shù)值。
[0136]無論是分段均值還是整體均值的計算都是通過移位操作代替除法操作。分段均值和整體均值取其高CDATAWIDTH位。由于AD輸出為二進制補碼，因此計算過程為有符號加減法。
[0137]分段均值計算的代碼如下所示:
[ΟΙ38] s_axi_tvalid指示上層模塊的輸入有效，由于s_axi_tready在代碼中置為I，s_axi_tval id因此僅保持一個時鐘周期。
[0139]s_axi_tready<= ? '；
[0140]上述代碼描述的計算過程如下:當上層模塊輸入有效數(shù)據(jù)時(s_axi_tvalid為高)，如果此次累加的采樣點數(shù)未達到要求的數(shù)值，datasum累加輸入的采樣值signed (s_axi_tdata);如果累加的采樣點數(shù)達到了要求的數(shù)值，datasum置為經(jīng)過符號擴展的采樣值。Datacnt在輸入有效數(shù)據(jù)時累加，溢出時重新回到O。溢出檢測由datacntWrap信號完成。[0141 ] datacntffrap<= ’I’；
[0142]when (datacnt = conv_std_logic_vector (2**SUMDATA_ffIDTH-1,SUMDATA_WIDTH))else’0’；
[0143]上述為分段均值的計算過程，下面為計算整體均值的計算過程。
[0144]整體均值計算需協(xié)同F(xiàn)IFO操作，需要區(qū)分FIFO的位數(shù)是滿還是非滿狀態(tài)。當FIFO為非滿時(fifofull=’O’)，avaragesum直接累加分段均值，然后將分段均值寫入FIFO中；當FIFO為滿時,avaragesum除了累加分段均值，還必須減去從FIFO讀取的頭數(shù)據(jù)(最舊的數(shù)據(jù))。當FIFO為滿時，必須先讀取才能寫入。代碼如下所示。
[0145]條件s_axi_tvalid= ’ I’and datacni^rap= ’ I ’表明當前輸入數(shù)據(jù)有效且分段均值計算完成。此時，avaragesum 累加分段均值 datasum(CDATAWIDTH+SUMDATA_WIDTH-ldownto SUMDATA_WIDTH)。如果FIFO不為滿，分段均值寫入FIFO中；
[0146]f ifowr<= ? '；
[0147]fifodin<=std_logic_vector(datasum(CDATAffIDTH+SUMDATA_ffIDTH-1；
[0148]downto SUMDATA_ffIDTH))；
[0149]否則，先從FIFO讀取數(shù)據(jù)，緩存分段均值。
[0150]f iford<=，I，；
[0151 ] datasumBuf〈 = datasum(CDATAWIDTH+SUMDATA_WIDTH-l ；
[0152] downto SUMDATA_ffIDTH)；
[ΟΙ53] 當fiford為高位，即(fifod= I)時，說明正在讀取FIFO里面的內(nèi)容，下一個時鐘周期需寫入緩存的分段均值，avaragesum減去從FIFO讀取的數(shù)據(jù)。由于fiford僅能保持一個時鐘周期，否則會造成多次讀取。因此，引入了 fifordDl保存其上一時鐘周期的狀態(tài)，當其有效時fifodatao為有效輸出。對應(yīng)的代碼如下。
[0154]If (fiford = ' I' )then f ifowr<= ? '；
[0155]f ifodin< = std_logic_vector(datasumBuf)；
[0156]fiford<= ?'；
[0157]end If；
[0158]fifowr也僅能保持一個時鐘周期，否則會造成多次寫入。
[0159]if (f ifowr= ' I' )then fifowr<= ?'；
[0160]end if;
[ΟΙ61] avaragesum減去FIFO輸出值的過程如下:
[0162]if (f ifordDl = ? ' )then avaragesum< = avaragesum-signed(f ifodout)；
[0163]end if;
[0164]最后輸出零偏校正后的振動信號值。
[0165]模塊輸出與模塊輸入同步進行。當上層模塊輸入有效數(shù)據(jù)時，模塊將輸入的采樣值減去整體均值后直接輸出。
[0166]m_axi_result_tdata〈 = signed(s_axi_tdata)-avaragesum(CDATAffIDTH+FIFODEPTH-1downto FIF0DEPTH)。
[0167]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種振動信號的零偏校正裝置，由于該裝置對應(yīng)的方法為本發(fā)明上述實施例提供的振動信號的零偏校正方法，并且該裝置解決問題的原理與本方法相似，因此裝置的實施可參照方法的實施，相同之處相互參照即可，不再贅述。
[0168]請參考圖6，圖6為本發(fā)明一示例性實施例示出的一種振動信號的零偏校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，該振動信號的零偏校正裝置包括:
[0169]采集模塊601，用于實時采集被監(jiān)測物體的振動信號；
[0170]劃分模塊602，用于按照時間順序?qū)⑺霰槐O(jiān)測物體的振動信號劃分多個預(yù)定時間長度的振動信號；
[0171]振動加速度均值計算模塊603，用于分別計算每個所述預(yù)定時間長度的振動信號的振動加速度均值；
[0172]零偏校正值計算模塊604，用于計算相鄰預(yù)定數(shù)量的所述振動加速度均值的均值，作為所述振動信號的零偏校正值；
[0173]振動信號獲取模塊605，用于根據(jù)所述振動信號的零偏校正值，獲取所述被監(jiān)測物體在零加速度上下的振動信號。
[0174]如圖7所示，圖6實施例中的振動加速度均值計算模塊603，包括:
[0175]振動加速度累加子模塊6031，用于使用分段累加器按照時間順序依次累加每個采樣時刻的振動信號的振動加速度，作為所述采樣時刻的振動信號的振動加速度總和。
[0176]數(shù)目判斷子模塊6032，用于判斷累加的所述采樣時刻的總數(shù)目是否達到第一采樣數(shù)目。
[0177]振動加速度計算子模塊6033，用于若所述數(shù)目判斷子模塊判定累加的所述采樣時刻的總數(shù)目達到所述第一采樣數(shù)目，根據(jù)所述振動信號的振動加速度總和以及所述第一采樣數(shù)目計算所述預(yù)定時間長度的振動信號的振動加速度均值。
[0178]如圖8所示，上述實施例中的零偏校正值計算模塊604，包括:
[0179]振動加速度均值移入子模塊6041，用于按照時間順序依次將多個振動加速度均值移入先入先出隊列FIFO。
[0180]移入數(shù)量判斷子模塊6042，用于判斷移入的振動加速度均值的數(shù)量是否達到所述FIFO的總位數(shù);其中，所述FIFO的總位數(shù)等于預(yù)定數(shù)量。
[0181]振