ADCP系统信号处理平台设计与实现

发布时间：2020-05-22 22:22

【摘要】：海洋里蕴含着丰富的资源,但是人类对海洋的探索尚停留在初级的阶段,随着陆地资源的过度开发,地球生态遭到了严重的破坏,人类更加认识到海洋资源的重要性。为了充分合理的开发利用海洋资源,就有必要对海洋参数有一个正确的测量。海流作为主要的海洋学参数之一,对研究自然变化规律、稀释和净化海洋污染物、分析全球气候变化和水旱风浪潮的形成原因以及发展海洋舰队等都有着重要的意义。海流的测量一直是国内外研究人员的热门研究课题之一,在各种各样的测流技术中,ADCP测流技术以其效率高、范围大、灵活性好等优点成为了当今最优秀的测流技术之一,在国内外的测流领域都备受关注。本文采用DSP+FPGA+MSP430的架构,设计并实现了一个ADCP系统信号处理平台。该信号处理平台是针对于覆盖300kHz、600kHz、1.2MHz、1.5MHz频段的声学多普勒海流剖面仪(ADCP)所研发的通用设计,具有功耗低、实时性好等特点。本文主要介绍了ADCP信号处理平台的硬件资源需求,并针对需求做了完整、详细的分析论证,在此基础上完成了各个功能模块的硬件设计,并利用Allegro PCB SI对关键信号进行了仿真。本文设计的信号处理平台主要模块如下:高速ADC模块、DSP及外围电路模块,FPGA及外围电路模块,MSP430及外围电路模块。为验证信号处理平台硬件设计的正确性,本文对关键信号做了信号完整性仿真,对各个功能性模块做了软件设计和性能测试,包括OMAP-L138加载方式设计、DDR2存储器调试、高速ADC的FPGA设计和性能测试、FIR滤波器的设计、高速并行接口uPP设计、SD卡软件设计与调试、MSP430在线编程设计以及RTC实时时钟设计等内容。本文设计的信号处理平台符合设计需求,具备发射信号产生、接收信号采集、算法处理、数据存储、对外通讯、电源控制等功能。文末对整个信号处理平台的设计做了总结,说明了本文的研究成果以及设计中的不足,并对下一步的工作做出了规划。
【图文】：

元储块存法器量通道钟网6 6 30 270 15 2 66 10 10 46 414 23 2 66 15 15 56 504 56 4 137 22 22 66 594 66 4 52 20 29 66 594 66 4 224 20 40 126 113411 116 4 224 25 56 260 2340 154 4 160 25 75 305 2745 200 4 178 215 114 432 3888 266 4 230 2求可知，，FPGA 中需用到 128 阶左右的 FIR 滤波器，4 路输入信号经过，理论上需要 8 个独立的滤波器。由于这 8 路滤波器的特性完全一致路复用实现，可大幅度节省逻辑资源，同时也降低了功耗。E30F19A7 型号评估 FPGA 资源，在 Quartus II 中调用 IP 设计了一个 1率为 6Msps，综合结果如下图 2.2 所示：

杭州电子科技大学硕士学位论文保护是指当电路中电流大于额定电流时，会强制电源断开，保护电路器件不保护指的是电路在工作中，出现瞬变干扰（保护浪涌电压和浪涌电流）时方式。CP 信号处理平台采用外部 5V 电源输入，选用集成芯片 MAX14571[21]实现，如下图 3.2 所示：
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN79;P716

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