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嵌入式平台数据采集传输技术研究与实现

作　者: 张哲
导　师: 孙大军
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数据采集 DSP FPGA TCP/IP USB
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要


声学定位系统在海洋资源开采、海洋科学研究等领域应用广泛,国内外已有了许多成熟产品。某声学定位系统的主要任务,是对装有声信标或应答器的水下航行器进行跟踪与定位,从而实现对水下航行器的定位和运动轨迹的测量。本文设计的数字信号处理板在该定位系统中,完成对四路回波信号的实时数据采集、高速数据传输并实现对信标的控制等工作。本文的主要工作是在硬件平台上实现对四路回波信号的采集和高速数据传输,在嵌入式芯片上设计相关程序。首先,本文研究了国内外在数据采集方面的研究近况,根据系统要求,设计了基于DSP和FPGA的硬件总体架构,重点研究了基于TCP/IP协议和USB协议传输方式的实现,并讨论了信号完整性问题,给出了PCB设计过程中需要注意的问题。其次,编写了基于嵌入式芯片的软件程序。FPGA软件完成的主要功能：完成前端AD数据采集：完成采集数据的一级缓存；实现电路板整体逻辑控制。DSP软件完成的主要功能：完成采集数据的二级缓存；实现数据的网络传输和USB传输；完成对GPS、姿态仪、信标的串口通信功能。软件部分从实现数据采集、传输的功能需求出发,详细介绍了软件编写流程和设计思路。最后,进行了信号采集处理板、上位机、信标的系统联调,数据能够正确传输和显示,并完成了对信标的相关控制工作。经多次实验表明,设计的数字信号采集处理板满足系统要求并能稳定工作,软、硬件运行良好,为数据的后置处理提供了可靠的保障和支持。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 信号处理平台概述  9-10
  1.3 国内外发展现状  10-13
  1.4 论文主要工作  13-14
第2章 数字信号处理板硬件设计  14-27
  2.1 AD模块电路  14-17
    2.1.1 AD器件的选择  14-15
    2.1.2 AD采集电路的设计  15-17
  2.2 FPGA模块电路  17-18
    2.2.1 FPGA器件的选择  17
    2.2.2 FPGA电路的设计  17-18
  2.3 DSP模块电路  18-20
    2.3.1 DSP器件的选择  18-19
    2.3.2 DSP电路的设计  19-20
  2.4 USB接口通信模块电路  20-22
    2.4.1 USB的拓扑结构和通信模型  20-21
    2.4.2 USB2.0芯片的硬件电路设计  21-22
  2.5 以太网接口通信模块电路  22-25
    2.5.1 TCP/IP协议族的层次结构  23
    2.5.2 TCP/IP芯片的选择  23-25
  2.6 UART模块电路  25
  2.7 电路板设计流程和关于信号完整性的若干问题  25-26
  2.8 本章小结  26-27
第3章 数字信号处理板软件开发  27-52
  3.1 基于FPGA芯片的程序设计与调试  27-36
    3.1.1 FPGA软件开发环境和流程  27-28
    3.1.2 EP2C8Q208的程序设计与调试  28-36
  3.2 基于DSP芯片的程序设计与调试  36-40
    3.2.1 DSP软件开发环境和流程  36
    3.2.2 TMS320C6416软件开发设计与调试  36-40
  3.3 信号处理板与上位机通信的程序设计与调试  40-50
    3.3.1 USB通信的程序设计与调试  40-43
    3.3.2 USB传输方式性能分析  43-44
    3.3.3 以太网通信的程序设计与调试  44-49
    3.3.4 以太网传输方式性能分析  49-50
  3.4 信号处理板与信标通信的程序设计与调试  50-51
    3.4.1 同步操作的实现  50-51
    3.4.2 多种数据采集方式的实现  51
  3.5 本章小结  51-52
第4章 系统联调与实验结果  52-57
  4.1 数字信号处理板测试平台的搭建  52-53
  4.2 采集系统联调与实验结果  53-56
    4.2.1 数据采集与数据传输的实现  53-55
    4.2.2 数字信号处理板对信标的控制  55-56
  4.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-60
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  60-61
致谢  61-62
附录  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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