水下小型语音通信平台硬件设计及调试

论文摘要

进入21世纪以来,随着现代战争和海洋资源的开发以及海洋科研工作的需要,水下通信系统越来越显示出其重要性,潜水员或蛙人在很多水下作业中都要用到水下通信设备。为了满足蛙人在水下长时间工作和活动的需要,本文设计了一款具有结构简单易操作、体积小、重量轻、便于携带、实时性好、功耗低等特点的水下语音通信系统。本文在OMAP3530最小系统的基础上,设计并实现了针对水声语音通信的水下小型数字语音通信平台。以低速率语音编码技术为理论基础,采用AMBE-2000语音编码芯片以实现对语音数据的实时压缩和解压。使用FPGA实现各芯片接口的逻辑控制以及提供数据传输所需的逻辑时序。本文根据系统的设计要求,从功能、任务的角度将硬件系统分为语音信号采集模块、语音信号处理模块、通信信号处理模块、网络通信模块以及系统逻辑控制模块5部分。分模块详细阐述了主芯片的选型、电路原理图的设计、PCB的设计和硬件调试；完成了FPGA部分的程序设计与调试,实现了多通道缓冲串口的数据传输功能并编写了语音信号处理模块和语音信号采集模块的调试程序；测试了语音信号处理模块的语音压缩回放质量以及语音采集模块的语音信号采集功能；最后通过对网络通信模块的调试实现了语音通信平台与PC机的通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 立题背景及意义
• 1.2 水下数字语音通信系统发展概述
• 1.3 低码率水下语音通信方法
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 水下小型语音通信系统方案论证
• 2.1 语音通信系统硬件平台设计需求分析
• 2.2 语音通信系统硬件平台总体设计
• 2.2.1 语音信号处理模块
• 2.2.2 语音信号采集模块
• 2.2.3 通信信号处理模块
• 2.2.4 网络通信模块
• 2.2.5 系统逻辑控制模块
• 2.3 本章小结
• 第3章 水下小型语音通信系统硬件设计
• 3.1 语音通信系统硬件设计方案
• 3.2 语音通信系统硬件接口设计
• 3.2.1 语音信号处理模块设计
• 3.2.2 语音信号采集模块设计
• 3.2.3 系统逻辑控制模块设计
• 3.2.4 通信信号处理模块设计
• 3.2.5 网络通信模块设计
• 3.2.6 语音通信系统电源设计
• 3.3 语音通信系统PCB设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 水下小型语音通信系统硬件调试
• 4.1 FPGA程序设计与调试
• 4.1.1 帧同步与串行时钟信号模块设计与调试
• 4.1.2 异步FIFO的设计与调试
• 4.1.3 移位寄存器的设计与调试
• 4.2 McBSP通信接口调试
• 4.2.1 McBSP工作原理
• 4.2.2 McBSP时序仿真
• 4.2.3 McBSP程序下载
• 4.3 语音信号处理模块调试
• 4.3.1 AD73311芯片调试
• 4.3.2 语音编码芯片调试
• 4.4 语音信号采集模块调试
• 4.5 网络通信模块调试
• 4.6 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