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水下通信网络节点信号处理平台的设计与实现

发布时间:2016-11-26 16:08

  本文关键词:水下通信网络节点信号处理平台的设计与实现,,由笔耕文化传播整理发布。


《哈尔滨工程大学》 2009年

水下通信网络节点信号处理平台的设计与实现

蒋超华  

【摘要】: 水声通信网络节点是水声通信网络的重要组成部分,主要实现物理层通信,又能完成探测等任务。由于水声信道的复杂性,为了提供高速实时可靠的水下通信,水声通信网络节点需要采用高效的调制解调方式、现代编码方式、复杂的信道估计和均衡等手段。传统相对简单的水声通信网络节点无法胜任当前的需求,因此开发新型的超高速水声通信网络节点具有十分重要的意义。 论文研究了水声通信网络节点的架构、技术指标,确定了以高性能的数字信号处理器TMS320C6455为主处理器的水声通信处理平台的硬件解决方案,并对该方案做出论证。在该方案基础上开发了以TMS320C6455 DSP为主的超高速水声通信网络信号处理平台,主要包括以下模块:三路并行数据采集模块、基于DDS的频率补偿电路、网络通信模块、D/A模块、串行通信模块等。 通过对水声通信网络节点信号处理硬件平台的调试和底层软件的设计,系统实现了数据采集、频率合成、UART通信、网络通信、DA模拟输出等功能。本文打通了整个系统的数据流,实现了双工通信,达到了预期硬件设计的要求。

【关键词】:
【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】:2009
【分类号】:TN929.3
【目录】:

  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-11
  • 第1章 绪论11-20
  • 1.1 论文研究背景和意义11
  • 1.2 水声通信网的研究与发展11-17
  • 1.2.1 水声通信的研究与发展11-12
  • 1.2.2 水声通信网的研究现状12-15
  • 1.2.3 水声MODEM的研究现状15-17
  • 1.3 水声通信网的工作机制17-18
  • 1.4 论文研究内容18-20
  • 第2章 水声通信网络节点信号处理平台方案20-26
  • 2.1 水声通信网络节点的整体结构20-21
  • 2.2 信号处理平台的技术指标21-22
  • 2.3 信号处理平台的方案与论证22-24
  • 2.3.1 信号处理平台方案22-23
  • 2.3.2 信号处理平台方案论证23-24
  • 2.4 信号处理平台的方案特点24-25
  • 2.5 本章小结25-26
  • 第3章 水声通信网络节点信号处理平台设计26-62
  • 3.1 信号处理平台的总体设计26-27
  • 3.2 DSP及其外围设备电路设计27-31
  • 3.2.1 TMS320C6455的主要特点27-28
  • 3.2.2 DSP与DDR2的接口设计28-29
  • 3.2.3 DSP与FLASH的接口设计29-31
  • 3.3 FPGA电路设计31-35
  • 3.3.1 FPGA器件的选择31-32
  • 3.3.2 Virtex-Ⅱ的逻辑结构32-33
  • 3.3.3 FPGA的配置电路设计33-35
  • 3.4 模数转换电路设计35-38
  • 3.4.1 AD选择及芯片特点35-37
  • 3.4.2 AD转换电路设计37-38
  • 3.5 数模转换电路设计38-41
  • 3.5.1 DAC904芯片及其电路设计38-39
  • 3.5.2 单电源集成运放的使用39-41
  • 3.5.3 滤波电路设计41
  • 3.6 频率合成电路设计41-47
  • 3.6.1 DDS选择及芯片特点42-44
  • 3.6.2 AD9831电路设计44-45
  • 3.6.3 滤波器设计45-47
  • 3.7 串行通信接口电路设计47-51
  • 3.7.1 MAX3111E介绍48-49
  • 3.7.2 SPI协议49-50
  • 3.7.3 McBSP的时钟停止模式50
  • 3.7.4 接口电路设计50-51
  • 3.8 网络通信接口电路设计51-55
  • 3.8.1 W5100结构特点51-54
  • 3.8.2 W5100与DSP接口设计54-55
  • 3.9 电源设计55-59
  • 3.10 设计中一些应该注意的问题59-61
  • 3.11 本章小结61-62
  • 第4章 信号处理平台的调试和底层软件设计62-80
  • 4.1 DSP调试和初始化62-64
  • 4.1.1 DSP的配置62-63
  • 4.1.2 DSP初始化63-64
  • 4.2 FPGA程序设计64-69
  • 4.2.1 数据采集逻辑64-67
  • 4.2.2 DDS的控制67-68
  • 4.2.2 DA的控制68-69
  • 4.3 串行通信软件设计69-72
  • 4.3.1 McBSP0的初始化69-70
  • 4.3.2 MAX3111E的初始化70-71
  • 4.3.3 UART数据通信71-72
  • 4.4 网络通信软件设计72-79
  • 4.4.1 W5100的初始化73-74
  • 4.4.2 W5100数据通信74-77
  • 4.4.3 TCP/IP协议栈的测试77-79
  • 4.5 本章小结79-80
  • 结论80-81
  • 参考文献81-85
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果85-86
  • 致谢86-87
  • 附录87
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