基于ARM的声信号模拟器的设计与实现

论文摘要

基于ARM的声信号模拟器,来源于某水下测量系统,用于在系统设备进行湖、海试试验时模拟真实目标发出水声信号。本论文从声信号模拟器的硬件设计和软件设计两个方面进行了阐述。硬件上从系统需求的角度讨论了声信号模拟器的设计指标,然后给出了由ARM作为核心处理器的驱动信号发生器、功率放大与匹配电路和GPS接收电路组成的硬件平台。论文对每个部分的硬件设计做了详细描述,包括核心芯片选型、相关接口电路设计和系统电源设计等。本文采用嵌入式Linux操作系统作为系统的软件平台,并构建了嵌入式开发环境,ARM端程序设计以此软件平台为基础,分别进行了Linux环境下设备驱动程序和应用程序的编写,论文着重论述了基于IIS总线的D/A驱动程序的设计。另外,本文还对CPLD的逻辑程序和PC机控制程序设计做了说明。声信号模拟器配合测量系统完成了湖上试验和海上试验。通过浮标接收原始信号与设计信号的比对,证明声信号模拟器能够实现水下运动目标辐射声信号的模拟。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景和意义
• 1.2 相关技术发展概况
• 1.2.1 水声定位技术
• 1.2.2 嵌入式技术
• 1.2.3 信号模拟器技术
• 1.2.4 水声发射机
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 声信号模拟器硬件设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.1.1 测量系统概述
• 2.1.2 声信号模拟器设计指标
• 2.2 硬件总体方案设计
• 2.3 驱动信号发生器电路设计
• 2.3.1 主控制器
• 2.3.2 以太网接口
• 2.3.3 UART接口
• 2.3.4 D/A转换
• 2.3.5 射随电路
• 2.3.6 线性光耦
• 2.4 功放与匹配电路设计
• 2.4.1 功率放大电路简介
• 2.4.2 基本结构确定
• 2.4.3 电路设计
• 2.4.4 变压器及匹配
• 2.5 GPS接收电路设计
• 2.5.1 核心器件选型
• 2.5.2 电路设计
• 2.6 电源管理设计
• 2.6.1 驱动信号发生器供电设计
• 2.6.2 功放电路供电设计
• 2.6.3 GPS接收电路供电设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 声信号模拟器软件设计
• 3.1 概述
• 3.2 ARM端软件设计
• 3.2.1 嵌入式开发环境的建立
• 3.2.2 Linux设备驱动程序设计
• 3.2.3 Linux应用程序设计
• 3.3 CPLD逻辑设计
• 3.3.1 同步脉冲产生原理
• 3.3.2 在CPLD上的实现
• 3.4 PC机控制程序设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 试验结果
• 4.1 水池试验
• 4.2 湖海试结果
• 4.3 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