嵌入式平台数据采集传输技术研究与实现

发布时间：2020-04-14 18:57

【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。
【图文】：

系统框图,硬件结构图,系统框图

第1章绪论波形显示和结果存储。RTS2500还具有波形播放功能，具有四个向上转换器的DA通道，并配置了具有图像用户接口(GUI)的数据存储系统，有利于用户使用。RTS2500还是一款用户可编程的开发软件平台，可用于军事、民用电台和无线基站等收发器的数据采集领域。RTS2500系统的每个采集卡通过两通道14位ADC模块接收模拟信号，采样速度高达105MHz，通过数字向下转化模块将采集信号传输到Virtex一nFPGA，进而完成对信号和数据的处理。该系统利用磁盘阵列存储原始的或经信号处理的数据，传输速度高达160MbPs，它还通过前端面板的数据端口、RACE++或GbE数据端口发送数据。两个采集通道均提供数字向上数据转换的双500MHz、16位DA转换器生成实时的、FO的RF信号，并以160MbPs传输速度从磁盘阵列提取采集后的数据。多片Virtex一nFPGA的架构为输入输出通道提供强大的信号处理、格式化及其它相关数据操作‘5，。系统的硬件电路结构和功能示意图，如图1.1所示。

示意图,硬件电路

图1.2EMgl3O压Mgi30N的硬件电路板泰斯特电子公司生产的TST5911信号测试与分析系统，采用标电磁屏蔽机箱结构设计，提高了系统的抗干扰能力。各通道独器和高性能浮点DSP，实现实时的数字和模拟滤波，同时集成用DDS高准确度频率合成技术，实现了所有通道的并行同步式，实现了数据的实时传输、显示、分析和实时存盘;该系统理器(如应变、电荷等)，，实现了多种类型信号的同步测量;单512个通道，多台计算机通过以太网连接在局域网，可实现工作;单通道采样频率高达128kHz;整个机箱采用雷莫型插输可靠性。系统外观示意图，如图1.3所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1;TP274.2

【参考文献】