本文關(guān)鍵詞：拖曳式成像聲納采集與傳輸系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 成像聲納 采集與傳輸 數(shù)字媒體處理器 FPGA PCI-Express

【摘要】：成像聲納技術(shù)用于對水下地形、地貌,水中障礙物,水下探測設(shè)備等進(jìn)行細(xì)節(jié)特征探測,在海洋探測領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。成像聲納的工作原理是接收不同頻率的聲波信號的回波,將接收到的信號進(jìn)行合成,構(gòu)成二維或三維圖像。成像聲納的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于成像分辨率、聲波數(shù)據(jù)量、成像速度和聲通道數(shù)量等。本文研究開發(fā)了拖曳式成像聲納采集與傳輸系統(tǒng),可以勝任水下復(fù)雜環(huán)境勘測和水中障礙物方位外觀檢測的任務(wù),在采樣頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率上均具有明顯優(yōu)勢。拖曳式成像聲納采集與傳輸系統(tǒng)以TI公司的TMS320DM8127低功耗數(shù)字媒體處理器為核心,通過內(nèi)部集成的兩個(gè)內(nèi)存控制器,擴(kuò)展8Gb DDR3顆粒,對128個(gè)聲通道數(shù)據(jù)進(jìn)行同步高速采樣處理,最終通過內(nèi)部EMAC模塊擴(kuò)展千兆以太網(wǎng)傳輸接口,將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心系統(tǒng),使用Xilinx公司的高性能Spartan-6系列FPGA作為聲通道數(shù)據(jù)采樣器件,對多個(gè)聲通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采樣,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)緩存,通過PCI-Express通訊接口將聲通道數(shù)據(jù)傳輸至處理器TMS320DM8127,實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速傳輸任務(wù)。經(jīng)系統(tǒng)測試,系統(tǒng)聲通道間相位一致性小于1°,系統(tǒng)聲通道間幅度一致性小于1dB,整機(jī)工作正常穩(wěn)定,系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：成像聲納 采集與傳輸 數(shù)字媒體處理器 FPGA PCI-Express
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U666.7
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 課題的背景和意義10-11
• 1.2 相關(guān)研究概述11-19
• 1.2.1 成像聲納原理概述11-14
• 1.2.2 FPGA技術(shù)概述14-17
• 1.2.3 TI公司Davinci~(TM)技術(shù)概述17-19
• 1.3 課題研究內(nèi)容19-21
• 1.3.1 論文的主要工作19-20
• 1.3.2 論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)20-21
• 2 系統(tǒng)硬件總體架構(gòu)設(shè)計(jì)21-32
• 2.1 系統(tǒng)功能需求分析21-25
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案25-31
• 2.2.1 系統(tǒng)主要芯片選型25-28
• 2.2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案28-29
• 2.2.3 系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)方案29-30
• 2.2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案30-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)32-52
• 3.1 數(shù)據(jù)處理發(fā)送模塊32-39
• 3.1.1 DDR3 SDRAM接口32-34
• 3.1.2 NAND FLASH接口34-35
• 3.1.3 千兆以太網(wǎng)接口35-37
• 3.1.4 其他擴(kuò)展電路及接口37-39
• 3.2 聲通道數(shù)據(jù)模擬前端處理模塊39-42
• 3.2.1 模擬電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.3 FPGA存儲接收模塊42-44
• 3.4 PCI-Express通訊模塊44-47
• 3.5 電源模塊47-50
• 3.6 時(shí)鐘模塊50-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 4 系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)52-64
• 4.1 信號完整性分析52-54
• 4.1.1 信號完整性分析52-53
• 4.1.2 電源完整性分析53-54
• 4.2 PCB布局54-56
• 4.3 PCB布線56-59
• 4.3.1 PCB疊層設(shè)計(jì)56-57
• 4.3.2 PCB布線設(shè)計(jì)57-59
• 4.4 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)結(jié)果59-62
• 4.5 系統(tǒng)硬件電路調(diào)試62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 5 系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)64-84
• 5.1 同步采樣與控制模塊64-66
• 5.2 存儲模塊66-73
• 5.3 時(shí)鐘模塊73-77
• 5.4 PCI-Express傳輸模塊77-81
• 5.5 FPGA設(shè)計(jì)仿真81-83
• 5.6 本章小結(jié)83-84
• 6 系統(tǒng)測試84-92
• 6.1 系統(tǒng)測試方案84-85
• 6.2 系統(tǒng)功能測試85-88
• 6.3 系統(tǒng)測試結(jié)果分析88-91
• 6.4 本章小結(jié)91-92
• 7 總結(jié)與展望92-94
• 7.1 總結(jié)92-93
• 7.2 展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 作者簡歷98

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 楊海鋼;孫嘉斌;王慰;;FPGA器件設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展綜述[J];電子與信息學(xué)報(bào);2010年03期

2 宋磊;;新一代視頻處理平臺——達(dá)芬奇技術(shù)[J];河南科技;2010年19期

3 徐公文;徐文;朱維慶;;基于Hough變換的水聲目標(biāo)形狀分析研究[J];模式識別與人工智能;1995年04期

4 符興昌;;EDA技術(shù)在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析中的應(yīng)用[J];微計(jì)算機(jī)信息;2006年14期

5 程耀林;;FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法解析[J];微型電腦應(yīng)用;2007年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張木水;高速電路電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與電源完整性分析[D];西安電子科技大學(xué);2009年

2 袁龍濤;相控陣三維攝像聲納系統(tǒng)信號處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李國慶;單波束測深儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

2 吳麗媛;基于前視聲納的水下多目標(biāo)探測技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2013年

，

本文編號：774258