基于OMAP-L138水声信号的数据采集处理存储技术的研究与实现

发布时间：2019-10-18 04:28

【摘要】：水声信号采集与处理是目前水声研究领域中的重要分支之一,它在水下资源开发、水下目标定位、军事和民用设施等领域的应用也越来越广泛。随着半导体工艺的快速进步,嵌入式微处理器向着体积更小、运算速度更快、功耗更低方向发展,其在水声信号处理领域的应用也备受关注。本文正是基于TI OMAP-L138嵌入式微处理器为核心而设计的水声信号采集与处理平台,该平台实现了对水声信号的连续采集、处理、存储和传输等功能。本文以某水声信号处理项目的实际需求为背景,完成水声信号采集与处理系统的硬件、算法和软件等功能的设计和实现。本文首先讨论了基于低功耗微处理器TI OMAP-L138水声信号采集与处理系统的硬件平台设计,将整个硬件平台划分为采集模块、存储模块、供电模块、系统接口和调试控制模块共5个部分。完成了各个功能模块的原理图设计和PCB绘制,以及后续的硬件调试。在软件设计上,将系统软件划分为水声信号采集、存储、处理和上传共4个模块。首先,建立起软件开发平台,然后利用OMAP-L138处理器完成了对水声数据的连续采集。对采集到的数据进行信号存在性检测以判断信号是否存在或者只含有噪声。如果检测到信号,将其存入SD卡内。当检测到一段连续的信号结束后,还要利用之前保存的水声信号数据判断信号类型,估计中心频率、带宽、信号持续时间等信息并最终写入到SD卡内。本文还研究了LwIP协议,以实现PC机和水声数据采集板的网口通信。在接收到PC端串口发出的数据上传指令后,OMAPL138内的DSP核会将SD卡内存储的水声信号数据通过网口上传到PC端的本地文件存储,以便后续处理。本文还研究了OMAP-L138处理器的双核启动流程,并将应用程序制作成AIS格式烧写到采集板的NAND Flash中,由ARM核唤醒DSP核来执行。最后本文还对系统方案在硬件和软件方面提出了改进措施。
【图文】：

框图,结构示意图,子系统

构中的侧重是对系统实施控制功能，例如，可以控制系统的工作状态，界面的显示等。本设计为了开发的实用性和简易性，会使用 OMAP-L138 中的 DSP 核单独来完成系统任务。OMAP-L138 的内部功能模块框图如图 2-2 所示：图 2-2 OMAP-L138 结构示意图由图 2-2 可知 OMAP-L138 内部模块主要可以划分为三个子系统。DSP 子系统、ARM子系统以及外部设备子系统。DSP 子系统包含一个TI 的标准 C6000 系列 TMS320C674X 核及几个内部存储器。子系统包括一个 ARM926EJ-S 核和一些内部存储器，ARM926EJ-S 是一个 32 位 RISC 处理器内核。外部设备子系统主要包括一些片内外设，例如EDMA 、McASP等[11-12]。OMAP-L138 内部各模块之间的信息交换是通过选择控制资源总线(Switch Central Resource, SCR)完成的。

原理图,数据采集电路,原理图,管脚

二种是正常速率，高性能模式支持高达 54 kHz 的采样率，其以牺牲功耗为代价来提供较好的整体动态性能。第三种是双倍速率模式支持高达 108kHz 的采样频率[13]。PCM4201 采用 TSSOP-16 封装，使其体积更小。模拟电压供电管脚 VCC 需接 5V,数字电压供电管脚 VDD 需接 1.8-3.3V，，PCM4201 输入为差分信号。水声信号数据采集电路原理图设计如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB56

【参考文献】