發(fā)布時(shí)間：2019-10-18 04:28

【摘要】：水聲信號(hào)采集與處理是目前水聲研究領(lǐng)域中的重要分支之一,它在水下資源開(kāi)發(fā)、水下目標(biāo)定位、軍事和民用設(shè)施等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。隨著半導(dǎo)體工藝的快速進(jìn)步,嵌入式微處理器向著體積更小、運(yùn)算速度更快、功耗更低方向發(fā)展,其在水聲信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用也備受關(guān)注。本文正是基于TI OMAP-L138嵌入式微處理器為核心而設(shè)計(jì)的水聲信號(hào)采集與處理平臺(tái),該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)水聲信號(hào)的連續(xù)采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)裙δ堋１疚囊阅乘曅盘?hào)處理項(xiàng)目的實(shí)際需求為背景,完成水聲信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的硬件、算法和軟件等功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。本文首先討論了基于低功耗微處理器TI OMAP-L138水聲信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì),將整個(gè)硬件平臺(tái)劃分為采集模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊、系統(tǒng)接口和調(diào)試控制模塊共5個(gè)部分。完成了各個(gè)功能模塊的原理圖設(shè)計(jì)和PCB繪制,以及后續(xù)的硬件調(diào)試。在軟件設(shè)計(jì)上,將系統(tǒng)軟件劃分為水聲信號(hào)采集、存儲(chǔ)、處理和上傳共4個(gè)模塊。首先,建立起軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),然后利用OMAP-L138處理器完成了對(duì)水聲數(shù)據(jù)的連續(xù)采集。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)存在性檢測(cè)以判斷信號(hào)是否存在或者只含有噪聲。如果檢測(cè)到信號(hào),將其存入SD卡內(nèi)。當(dāng)檢測(cè)到一段連續(xù)的信號(hào)結(jié)束后,還要利用之前保存的水聲信號(hào)數(shù)據(jù)判斷信號(hào)類型,估計(jì)中心頻率、帶寬、信號(hào)持續(xù)時(shí)間等信息并最終寫(xiě)入到SD卡內(nèi)。本文還研究了LwIP協(xié)議,以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和水聲數(shù)據(jù)采集板的網(wǎng)口通信。在接收到PC端串口發(fā)出的數(shù)據(jù)上傳指令后,OMAPL138內(nèi)的DSP核會(huì)將SD卡內(nèi)存儲(chǔ)的水聲信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)口上傳到PC端的本地文件存儲(chǔ),以便后續(xù)處理。本文還研究了OMAP-L138處理器的雙核啟動(dòng)流程,并將應(yīng)用程序制作成AIS格式燒寫(xiě)到采集板的NAND Flash中,由ARM核喚醒DSP核來(lái)執(zhí)行。最后本文還對(duì)系統(tǒng)方案在硬件和軟件方面提出了改進(jìn)措施。
【圖文】：

構(gòu)中的側(cè)重是對(duì)系統(tǒng)實(shí)施控制功能，例如，可以控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，界面的顯示等。本設(shè)計(jì)為了開(kāi)發(fā)的實(shí)用性和簡(jiǎn)易性，會(huì)使用 OMAP-L138 中的 DSP 核單獨(dú)來(lái)完成系統(tǒng)任務(wù)。OMAP-L138 的內(nèi)部功能模塊框圖如圖 2-2 所示：圖 2-2 OMAP-L138 結(jié)構(gòu)示意圖由圖 2-2 可知 OMAP-L138 內(nèi)部模塊主要可以劃分為三個(gè)子系統(tǒng)。DSP 子系統(tǒng)、ARM子系統(tǒng)以及外部設(shè)備子系統(tǒng)。DSP 子系統(tǒng)包含一個(gè)TI 的標(biāo)準(zhǔn) C6000 系列 TMS320C674X 核及幾個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器。 子系統(tǒng)包括一個(gè) ARM926EJ-S 核和一些內(nèi)部存儲(chǔ)器，ARM926EJ-S 是一個(gè) 32 位 RISC 處理器內(nèi)核。外部設(shè)備子系統(tǒng)主要包括一些片內(nèi)外設(shè)，例如EDMA 、McASP等[11-12]。OMAP-L138 內(nèi)部各模塊之間的信息交換是通過(guò)選擇控制資源總線(Switch Central Resource, SCR)完成的。

二種是正常速率，高性能模式支持高達(dá) 54 kHz 的采樣率，其以犧牲功耗為代價(jià)來(lái)提供較好的整體動(dòng)態(tài)性能。第三種是雙倍速率模式支持高達(dá) 108kHz 的采樣頻率[13]。PCM4201 采用 TSSOP-16 封裝，使其體積更小。模擬電壓供電管腳 VCC 需接 5V,數(shù)字電壓供電管腳 VDD 需接 1.8-3.3V，，PCM4201 輸入為差分信號(hào)。水聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路原理圖設(shè)計(jì)如圖 2-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB56

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄧國(guó)榮;劉厚欽;;基于NOR Flash的OMAPL138雙核系統(tǒng)自舉引導(dǎo)啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2014年02期

2 沈華;;嵌入式系統(tǒng)的中嵌入式處理器的分類與選型[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2013年06期

3 吳月東;毛峻嶺;;基于FSK信號(hào)的水聲通信檢測(cè)方法研究[J];科技廣場(chǎng);2013年01期

4 賈志軍;孫洋;毛欣;;MPSK信號(hào)調(diào)制識(shí)別方法[J];四川兵工學(xué)報(bào);2013年01期

5 李

本文編號(hào)：2550901