水下通信网络节点硬件平台的设计和实现

论文摘要

近年来随着海洋开发和国防需求的日益增加,对水下传感器网络、水下监视系统、水声预警网络的需求越来越迫切,水下通信网络的研究成了世界范围内的研究热点。水下通信网络由节点组成,它们既是水下通信网络的探测装置又是无线连接岸基、水下和水面基站的纽带,是十分重要的。本论文所研究的内容是水下通信网络节点的一部份,主要是对水下通信网络节点数字处理部分硬件平台的研究。数字处理部分是水下通信网络节点的核心,完成组网、通信和探测的功能。论文的研究重点是水下通信网络节点数字处理部分硬件平台的设计和实现。首先根据技术要求提出了系统平台的硬件方案,确定采用ARM+DSP的结构体系,同时通过在ARM中装载嵌入式实时操作系统对整个平台进行管理。然后讨论了主控制（处理）器芯片的选型,从不同角度对主控制（处理）器进行了比较和筛选。重点研究了系统的硬件组成、各部分的功能,以及系统硬件平台各部分的接口设计,并且详细说明了所用芯片的性能特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 水下通信网络研究和发展的国内外现状
• 1.3 水下通信网络节点的工作原理和研究重点
• 1.4 嵌入式系统
• 1.4.1 嵌入式系统技术的发展
• 1.4.2 嵌入式系统的特点
• 1.5 水下通信网络节点硬件总体方案
• 1.6 论文的主要研究内容
• 第2章 系统硬件方案和主控制（处理）器的选型
• 2.1 系统硬件方案
• 2.2 ARM的选型
• 2.2.1 内核的分类及粗选
• 2.2.2 公司的分类及粗选
• 2.2.3 ARM的细选
• 2.3 DSP的选型
• 2.3.1 TMS320C55x系列DSP的硬件结构
• 2.3.2 TMS320C55x系列DSP的比较和选型
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统硬件平台的设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统硬件平台的总体结构设计
• 3.3 系统硬件平台的电源设计
• 3.3.1 ARM芯片及其外围设备的电源
• 3.3.2 DSP芯片及其外围设备的电源
• 3.3.3 FPCA芯片的电源
• 3.3.4 CODEC芯片的电源
• 3.4 ARM芯片及其外围设备
• 3.4.1 AT91RM9200的构成及主要特点
• 3.4.2 ARM与FLASH的接口设计
• 3.4.3 ARM与SDRAM的接口设计
• 3.4.4 串行接口的设计
• 3.4.5 实时时钟芯片
• 3.4.6 以太网接口物理层芯片
• 3.4.7 SD卡的接口设计
• 3.5 DSP芯片及其外围设备
• 3.5.1 TMS320VC5510 A简介
• 3.5.2 DSP与FLASH接口设计
• 3.5.3 DSP与 SDRAM的接口设计
• 3.6 现场可编程门阵列（FPGA）芯片
• 3.7 ARM与 DSP的连接
• 3.7.1 TMS320VC5510A的HPI接口
• 3.7.2 双向三态总线收发器
• 3.7.3 AT91RM9200与TMS320VC5510A的接口设计
• 3.8 音频编解码芯片（CODEC）与主处理器的接口设计
• 3.9 本章小结
• 第4章 系统的调试
• 4.1 引言
• 4.2 CODEC的配置
• 4.2.1 SPI协议
• 4.2.2 多通道缓冲串口（McBSP）的时钟停止模式
• 4.2.3 DSP对CODEC的配置
• 4.2.4 CODEC的配置结果
• 4.3 FPGA和 DSP的程序设计
• 4.3.1 FPGA实现的功能
• 4.3.2 DSP实现的功能
• 4.3.3 数据的采集
• 4.4 调试结果
• 4.5 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