基于DSP+FPGA的回声测深仪数字系统设计

论文摘要

回声测深技术广泛用于对江河、港湾、沿岸地带和近海等区域进行水深测量,以供海图测绘、水文调查、工程勘探、船舶导航等。本文首先对回声测深仪的工作原理、数字测深仪的系统组成和深度计算方法等进行了讨论;作为数字回声测深仪的核心部分,设计了基于FPGA+DSP的数字信号处理系统;重点讨论了基于FPGA的外围接口单元设计,包括收发板数字接口设计、NMEA0183数据收发器设计、显示控制接口设计、系统时钟接口设计、打印机接口设计、键盘接口和系统复位控制设计等。作为论文的另一个主要内容是基于DSP的系统软件设计,完成了包括串口数据接收和处理,回波采样数据的接收、处理和滚动显示,历史数据存储和系统时间读取等内容。论文最后完成了回声测深仪数字系统的软硬件调试,结果表明设计方案是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 测深仪发展概况
• 1.2 测深仪数字化设计
• 1.3 本文主要工作
• 2 工作原理及系统基本组成
• 2.1 水中声波传播简介
• 2.2 回声测深仪的基本组成
• 2.3 回声测深仪的功能描述
• 2.3.1 收发装置
• 2.3.2 数字信号处理系统
• 2.3.3 外围接口和设备
• 2.3.4 主要技术要求
• 2.4 深度测量原理和算法
• 2.5 本章小结
• 3 基于 FPGA的接口单元设计
• 3.1 概述
• 3.2 收发板数字接口设计
• 3.2.1 波形参数
• 3.2.2 AD采样
• 3.3 NMEA0183数据收发器
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 串行发送器设计
• 3.3.3 串行接收器设计
• 3.4 显示控制接口设计
• 3.4.1 基于FPGA的接口设计方案
• 3.4.2 LCD和显示 RAM选用
• 3.4.3 显示模式与存储模式
• 3.4.4 显示控制器程序设计
• 3.5 系统时钟接口设计
• 3.5.1 DS1302接口
• 3.5.2 接口程序设计
• 3.6 打印机接口设计
• 3.6.1 并行打印机接口协议
• 3.6.2 打印控制接口程序设计
• 3.7 键盘接口设计
• 3.7.1 概述
• 3.7.2 接口程序设计
• 3.8 系统复位控制
• 3.9 本章小结
• 4 基于 DSP的系统软件设计
• 4.1 主程序流程
• 4.2 外部扩展存储器
• 4.2.1 外部存储空间配置
• 4.2.2 数据存储器
• 4.2.3 FLASH存储器
• 4.2.4 I/O空间配置
• 4.3 系统时间设置和读取
• 4.4 串口数据收发和处理
• 4.4.1 GPS数据接收处理程序
• 4.4.2 航向数据接收和处理
• 4.4.3 计程仪速度数据接收和处理
• 4.4.4 回深仪速度处理和输出
• 4.4.5 与 FPGA接口说明
• 4.5 AD数据接收和处理
• 4.5.1 缓冲区数据读取函数
• 4.5.2 回波数据处理
• 4.6 历史数据存储
• 4.6.1 数据存储格式
• 4.6.2 程序设计
• 4.7 键盘处理
• 4.8 本章小结
• 5 系统调试
• 5.1 信号处理板
• 5.2 数字系统调试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献