理想频谱分析

要求识别正弦波、锯齿波、三角波、脉冲波、混合波形这5种波形；
如下图，观察到脉冲波的频谱十分复杂，不同占空比脉冲波的频谱还有很大的差异，但是脉冲波的时域波形很简单，所以可以从时域下手去判定脉冲波

下面是正弦波、三角波、脉冲波的理想频谱，可以看到正弦波只有一个基波分量；三角波只有奇数次谐波，其三次谐波幅度是基波的1/9；锯齿波有n次谐波，其n次谐波幅度为基波的1/n。
对应功率谱的关系就要平方一下

最佳指标

经过测试，最佳的采样率为102.4kHz，FFT点数为1024点，最小分辨率刚好为100Hz，可以轻松识别500Hz到10kHz的波形，500Hz波形的持续时间为20ms，令采样时间为50ms，10kHz波形时域采样效果和频谱图如下

波形判决算法

具体代码暂不展示

时域波形分析

对脉冲波的时域特征进行判定，统计处于波形最大值和最小值附近的波形点数之和，与该周期内的所有点数比较（一个周期的判定以两次上升沿触发为准），如果数值处于合理的范围，则可判定为脉冲波，传入PS端参数ifpulse=1
以上需在zynq PL端实现，经时域判定后存入fifo，fifo满则依次存入ram中，50ms的采集时间很短，芯片内部的ram就足够存储了

频域波形分析

FFT IP核分别输出浮点实数序列r和浮点虚数序列i，数据传入ps端后进行平方和再开方（开方虽然增加了计算复杂度，但后期可以在屏幕上画出频谱图）后得到频谱
判定思路：
1、若ifpulse=1，判定为脉冲波；若ifpulse=0，进入下一步
2、用排序算法对除去直流分量的频谱序列从大到小排序（得到fft_sort），要带上功率谱序列的下标n_sort
3、若fft_sort(0)/fft_sort(1)大于30，判定为正弦波，如不是，进入下一步
4、以fft_sort(1)/fft_sort(n)<30条件为依据计算总的频谱分量个数n(由于采样率不够会也会导致一些较小谐波的产生，n的最大限度为4)，再分别依次判定n_sort(1：n-1)是否可整除n_sort(0)，只要有一个不可整除，判定为复杂波形，否则进入下一步
5、判定n_sort(1)是否可整除n_sort(0) if(n_sort(1)%n_sort(0) == 0)，如不是，判定为复杂波形，如是，进入下一步
6、若n_sort(1)/n_sort(0)=2，进入步骤7，若n_sort(1)/n_sort(0)=3，进入步骤8，若n_sort(1)/n_sort(0)>=4，判定为复杂波形
7、判定fft_sort(1)/fft_sort(0)是否在(31/64，33/64)区间内 且 fft_sort(2)/fft_sort(0)是否在(26/81，28/81)区间，若是，判定为锯齿波，若不是，判定为复杂波形
8、判定fft_sort(1)/fft_sort(0)是否在(1/18，3/18)区间内，若是，判定为三角波，若不是，判定为复杂波形
经过以上判决步骤，绝大部分波形都可以正确识别，只有极少数比较极端的不行