【摘要】：水聲信號采集與處理是目前水聲研究領域中的重要分支之一,它在水下資源開發(fā)、水下目標定位、軍事和民用設施等領域的應用也越來越廣泛。隨著半導體工藝的快速進步,嵌入式微處理器向著體積更小、運算速度更快、功耗更低方向發(fā)展,其在水聲信號處理領域的應用也備受關注。本文正是基于TI OMAP-L138嵌入式微處理器為核心而設計的水聲信號采集與處理平臺,該平臺實現(xiàn)了對水聲信號的連續(xù)采集、處理、存儲和傳輸?shù)裙δ�。本文以某水聲信號處理項目的實際需求為背景,完成水聲信號采集與處理系統(tǒng)的硬件、算法和軟件等功能的設計和實現(xiàn)。本文首先討論了基于低功耗微處理器TI OMAP-L138水聲信號采集與處理系統(tǒng)的硬件平臺設計,將整個硬件平臺劃分為采集模塊、存儲模塊、供電模塊、系統(tǒng)接口和調試控制模塊共5個部分。完成了各個功能模塊的原理圖設計和PCB繪制,以及后續(xù)的硬件調試。在軟件設計上,將系統(tǒng)軟件劃分為水聲信號采集、存儲、處理和上傳共4個模塊。首先,建立起軟件開發(fā)平臺,然后利用OMAP-L138處理器完成了對水聲數(shù)據(jù)的連續(xù)采集。對采集到的數(shù)據(jù)進行信號存在性檢測以判斷信號是否存在或者只含有噪聲。如果檢測到信號,將其存入SD卡內。當檢測到一段連續(xù)的信號結束后,還要利用之前保存的水聲信號數(shù)據(jù)判斷信號類型,估計中心頻率、帶寬、信號持續(xù)時間等信息并最終寫入到SD卡內。本文還研究了LwIP協(xié)議,以實現(xiàn)PC機和水聲數(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內的DSP核會將SD卡內存儲的水聲信號數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口上傳到PC端的本地文件存儲,以便后續(xù)處理。本文還研究了OMAP-L138處理器的雙核啟動流程,并將應用程序制作成AIS格式燒寫到采集板的NAND Flash中,由ARM核喚醒DSP核來執(zhí)行。最后本文還對系統(tǒng)方案在硬件和軟件方面提出了改進措施。
【圖文】：

構中的側重是對系統(tǒng)實施控制功能，例如，可以控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，界面的顯示等。本設計為了開發(fā)的實用性和簡易性，會使用 OMAP-L138 中的 DSP 核單獨來完成系統(tǒng)任務。OMAP-L138 的內部功能模塊框圖如圖 2-2 所示：圖 2-2 OMAP-L138 結構示意圖由圖 2-2 可知 OMAP-L138 內部模塊主要可以劃分為三個子系統(tǒng)。DSP 子系統(tǒng)、ARM子系統(tǒng)以及外部設備子系統(tǒng)。DSP 子系統(tǒng)包含一個TI 的標準 C6000 系列 TMS320C674X 核及幾個內部存儲器。 子系統(tǒng)包括一個 ARM926EJ-S 核和一些內部存儲器，ARM926EJ-S 是一個 32 位 RISC 處理器內核。外部設備子系統(tǒng)主要包括一些片內外設，例如EDMA 、McASP等[11-12]。OMAP-L138 內部各模塊之間的信息交換是通過選擇控制資源總線(Switch Central Resource, SCR)完成的。

二種是正常速率，高性能模式支持高達 54 kHz 的采樣率，其以犧牲功耗為代價來提供較好的整體動態(tài)性能。第三種是雙倍速率模式支持高達 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。水聲信號數(shù)據(jù)采集電路原理圖設計如圖 2-3 所示。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB56

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 鄧國榮;劉厚欽;;基于NOR Flash的OMAPL138雙核系統(tǒng)自舉引導啟動實現(xiàn)[J];電子技術應用;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)字技術與應用;2013年06期

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

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5 李

本文編號：2550901