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嵌入式水下MODEM信号处理板设计与实现

2020-11-24阅读(628)

嵌入式水下MODEM信号处理板设计与实现

论文摘要

在水声通信领域，正交频分复用技术以其优越的性能得到越来越多的人的青睐。本文设计了一套嵌入式水下MODEM信号处理板。本文所做的工作主要有以下几个方面：首先对OFDM的基本原理进行了介绍，确定了水声通信方案。根据OFDM系统的水声通信方案，设计了具体的硬件电路实现方案，包括系统控制模块、信号处理模块、模拟信号的发射与接收模块以及与上位机的通信方式和值守方式。设计过程中充分考虑水下设备的供电问题，设计了多种通信方式和值守方式，以降低系统的功耗，适应不同的应用环境，满足上位机对通信速率的要求。其次对TMS320VC5509A的USB模块进行了开发。首先分析了USB1.1协议，在此基础上利用DSP的CSL开发了USB固件程序，利用WinDriver开发了USB设备驱动程序以及应用程序框架。经测试，USB设备可以稳定工作。最后开发了嵌入式以太网接口。首先分析了TCP／IP协议栈，并选用了一款轻量型嵌入式TCP／IP协议栈LwIP。为充分发挥协议栈的性能，引入了嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ，对μC／OS-Ⅱ在DSP上的移植做了详细的介绍，实践证明系统工作稳定可靠，对LwlP在μC／OS-Ⅱ上的移植也做了介绍。开发了以太网控制器LAN91C111的硬件驱动程序。最后测试了驱动程序和协议栈的性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 OFDM技术发展概述
  • 1.3 嵌入式系统发展概述
  • 1.4 本论文的主要研究内容
  • 第2章 基于正交频分复用的水声通信原理
  • 2.1 研究背景
  • 2.2 OFDM基本原理
  • 2.3 OFDM的正交性
  • 2.4 OFDM的保护间隔
  • 2.5 基于OFDM的水声通信方案
  • 2.5.1 直接调制
  • 2.5.2 改进方法
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 信号处理板硬件电路设计与实现
  • 3.1 研究背景
  • 3.2 系统整体方案
  • 3.3 控制模块
  • 3.3.1 MSP430F149简介
  • 3.3.2 基本时钟模块
  • 3.3.3 低功耗模式
  • 3.3.4 输入输出端口
  • 3.3.5 模数转换器ADC12
  • 3.3.6 USART通信模块
  • 3.4 信号处理模块
  • 3.4.1 TMS320VC5509A简介
  • 3.4.2 多通道缓冲串口
  • 3.4.3 串行引导的实现
  • 3.5 模拟信号的发射与接收
  • 3.5.1 模拟信号的发射
  • 3.5.2 模拟信号的接收
  • 3.6 通讯方式及值守方式设计
  • 3.6.1 RS232串行接口
  • 3.6.2 USB 2.0接口
  • 3.6.3 以太网接口
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 USB设备原理与开发
  • 4.1 研究背景
  • 4.2 USB1.1协议
  • 4.2.1 USB体系结构
  • 4.2.2 USB数据流模型
  • 4.2.3 USB通信协议
  • 4.3 TMS320VC5509A USB模块简介
  • 4.4 USB固件程序设计
  • 4.4.1 初始化配置
  • 4.4.2 总线枚举
  • 4.5 USB设备驱动程序开发
  • 4.5.1 WinDriver简介
  • 4.5.2 诊断设备
  • 4.5.3 生成代码
  • 4.5.4 安装驱动
  • 4.6 基于USB的高速数据传输
  • 4.6.1 设备端程序设计
  • 4.6.2 主机端程序设计
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 嵌入式以太网接口开发
  • 5.1 研究背景
  • 5.2 TCP/IP协议简介
  • 5.2.1 TCP/IP模型及分层
  • 5.2.2 封装
  • 5.2.3 分用
  • 5.3 嵌入式操作系统uC/OS II在5509A上的移植
  • 5.3.1 μC/OS-Ⅱ简介
  • 5.3.2 μC/OS-Ⅱ在C5509A上的移植要点
  • 5.4 嵌入式TCP/IP协议栈LwIP及其在uC/OS II上的移植
  • 5.4.1 LwIP简介
  • 5.4.2 在μC/OS-Ⅱ上的移植
  • 5.5 嵌入式以太网硬件驱动程序
  • 5.5.1 以太网控制器LAN91C111简介
  • 5.5.2 驱动程序
  • 5.6 程序调试及测试
  • 5.6.1 硬件驱动程序测试
  • 5.6.2 协议栈测试
  • 5.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 附录A 电路板图片

    • 相关论文文献

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