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。

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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

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