汽車減震彈簧故障診斷儀的基本原理是基于非線性頻譜分析技術的。這種技術的基本思想是：根據采樣得到的減震彈簧的輸入和輸出數據，利用有效的非線性系統辨識方法得到彈簧的振動方程，再利用多維傅里葉變換得到減震彈簧的非線性傳遞函數的頻域表示形式-廣義頻率響應函數GFRF（Generalized Frequency Response Functions）。
　　GFRF是描述系統非線性傳遞特性的一種非參數模型它能夠唯一地刻畫系統傳遞特性的頻域特征，因而系統故障前后傳遞特性的非線性變化就能夠通過GFRF被準確地反映。彈簧處于正常工作狀態時，僅具有一階GFRF；彈簧在疲勞失效后，最明顯的變化是三階GFRF大量出現。分析彈簧系統的GFRF，就可判斷出彈簧的工作狀態。目前國內對汽車減震彈簧的故障診斷還缺乏有效的手段，而且基于這一原理的實際應用在國內外尚處于起步階段，因此該儀器具有很好的應用前景。
　　1 系統總體方案
　　非線性系統辨識算法龐大、復雜，對系統的計算能力要求很高。DSP是專門用于數字信號處理的芯片，計算能力強大、運算速度快，能夠滿足系統的要求。DSP 的計算能力雖然很強，但其事件管理能力較弱，而且直接支持的I/O口很少。為了方便地實現人機交互，采用DSP與單片機協同工作的方式：以單片機為主機，通過通訊接口對DSP實現控制；同時利用單片機較強的外圍設備管理能力實現人機接口、顯示等功能。主要工作流程是：彈簧的輸入輸出信號經過濾波電路進行調理后，由A/D轉換器轉換為數字信號，再進入DSP進行運算，得到的診斷結果通過通訊接口電路送入單片機，單片機將結果顯示在液晶顯示器上，并經過串口送入到PC機。單片機通過通訊接口控制DSP的工作狀態。系統原理框圖如圖1所示。
　　
　　2 硬件電路設計
　　2．1 信號調理電路
　　采用集成開關電容濾波器MAX280組成抗混疊濾波電路。MAX280是一個五階低通濾波器，截止頻率可調。當它的時鐘管腳接內部時鐘時，最大截止頻率為1．4ｋHz；而汽車減震彈簧穩定工作時，信號的頻率不超過500Hz，故設定濾波器的截止頻率為700Hz。
　　2．2 DSP電路
　　DSP電路完成數據采集及數字濾波，利用內置的算法完成故障診斷等任務。
　　本系統中的DSP采用美國德州儀器公司（TI）生產的TMS320VC5409，它是TMS320C54xx系列的一個高速、高性價比、低功耗的16位定點通用DSP芯片。其主要特點包括：改進的哈佛結構（1條程序存儲器總線、3條數據存儲器總線和4條地址總線），帶有專用硬件邏輯CPＵ，片內存儲器，6級流水線結構，片內外設專用的指令集。
　　TMS320VC5409含16K字的片內ROM和32K字的片內DARAM，程序空間的尋址范圍達到8M數據和I/O空間尋址范圍分別為64K。
　　單周期指令執行時間為10ns，雙電源（1．8V和3．3V）供電，帶有符合IEEE1149．1標準的ＪTAG邊界掃描仿真邏輯。 DSP電路采用16位并行自引導模式，對于TMS320VC5409，用戶程序存儲在外部數據空間（8000H～FFFFH）中，因此外擴了一片FLASH ROM作為數據存儲空間。FLASH ROM采用INTEL公司的TE28F400Ｂ3T90（256Kx16），它共分為15塊（8塊4K字，7塊32K字），可單獨擦寫其中的一塊。編程電壓只需3．3V，最快的讀取速度達到90ns。系統外擴了一片SRAM作為外部程序空間。SRAM采用CYPRESS公司的CY7C1041ＢV33（256Kx16），存取速度達到10ns。