基于DSP及互联网技术的VHF仿真系统的硬件设计与实现

论文摘要

随着仿真技术的发展,船舶操纵模拟器在船员训练方面发挥了巨大的作用。为了实现更为逼真的模拟环境,船舶操纵模拟器则应该具有多国船舶操纵集成互动和通信的功能。将世界各地的航海模拟器在互联网上进行互连集成,使得不同国家和地区的船员能够同时一起进行船舶模拟操纵的交互训练,有利于满足船员教育和训练的国际化需求。而这其中的一个重要组成部分就是通过VHF仿真系统进行实时的语音通信。 本文结合对上海海事大学主持承担的国际合作研究项目,“基于互联网的多模拟器集成（Internet Based Integration of Multiple Ship Handling Simulators）”项目中“VHF模拟通信”子系统的开发研究,从理论和实践两个方面详细论述了基于DSP及互联网技术的VHF仿真系统的论证、研发和最终的实现。其中涵盖了语音压缩算法的研究、选择与实验,硬件电路板的设计,嵌入式控制软件的开发以及上位PC机网络接口通讯的编程调试。 整个有关论文的理论部分着重是对多带激励语音压缩算法进行了进一步了探索和研究,并且利用MATLAB软件和DSP开发板进行了语音信号压缩前后的测试和实验。 而有关论文的实践部分主要分为软件设计和硬件设计两大部分。 软件设计包括上位PC机的程序设计和下位机微控制器的嵌入式程序设计。硬件电路的设计包括语音数据采集及回放单元,语音压缩解压单元,数据处理、传送及接收单元,时钟同步单元,键盘及显示单元和RS-232串口电平转换单元等几个部分。 在设计过程中,利用Protel 99SE设计了硬件电路板;利用Verilog—HDL硬件描述语言对时钟同步电路进行了建模,利用Modelsim对其进行了功能仿真,利用Synplify对其进行了综合,利用ispLEVER并结合复杂可编程逻辑器件对其进行了门级仿真;在Keil集成开发环境中调试了实时微控制器处理程序;在Visual Basic6.0集成开发环境下编写了网络传输的上位PC机程序。 文章基本实现了基于DSP及互联网技术的VHF仿真系统,该系统将有效地增强VHF训练的功能和扩大VHF训练的范围。基于本论文的课题研究,将

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 论文的选题及背景
• 1.2 国内外在VHF训练领域的研究概况
• 1.3 课题的实用价值及能达到的水平
• 1.4 VHF仿真系统的总体设计方案
• 1.5 本文的篇章结构
• 第二章 多带激励语音编码算法研究与实验
• 2.1 多带激励语音模型
• 2.1.1 MBE模型的参数提取
• 2.1.2 MBE模型的语音合成
• 2.2 MBE语音压缩算法的实验和测试
• 第三章 系统硬件电路的设计
• 3.1 语音终端系统总体设计
• 3.2 系统各单元硬件电路设计
• 3.2.1 时钟同步电路设计
• 3.2.2 语音数据采集及回放单元设计
• 3.2.3 语音压缩解压单元电路设计
• 3.2.3.1 AMBE-1000的特点
• 3.2.3.2 AMBE-1000的基本功能
• 3.2.3.3 AMBE-1000设计时的主要考虑因素
• 3.2.4 数据处理、传送及接收单元设计
• 3.2.5 键盘及频道显示单元的电路设计
• 3.2.6 串口电平转换单元设计
• 3.3 硬件电路的PCB图
• 第四章 嵌入式控制软件的设计
• 4.1 软件设计的总体框架
• 4.2 上传语音处理子程序
• 4.3 下载语音处理子程序
• 4.4 按键译码处理子程序
• 第五章 上位机（PC）网络程序设计
• 5.1 上位机网络程序的设计构架
• 5.2 通讯功能的实现
• 5.2.1 串口通讯的实现
• 5.2.2 网络通讯的实现
• 5.3 具体程序设计
• 5.3.1 基于UDP协议开发的网络程序
• 5.3.2 基于TCP协议开发的网络程序
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究的成果
• 6.2 进一步的研究考虑
• 致谢
• 参考文献
• 附录A VHF仿真系统语音终端实物图
• 附录B VHF仿真系统硬件电路原理图
• 附录C 时钟同步电路硬件建模代码
• 附录D 上位PC机网络源程序
• 攻读硕士学位期间的科研工作和论文的发表情况