基于DM368的地铁语音系统控制器硬件设计与实现

摘要

地铁语音系统为乘客提供高质量的广播服务和紧急情况应对服务，是轨道交通车载服务系统的重要组成部分，随着地铁安全级别和服务质量的提升，语音系统控制器需要进一步完善功能并提高处理能力。
　　本文采用TI公司的TMS320DM368作为语音系统控制器的中央处理器，利用视频后端驱动LCD实现语音系统控制信息的可视化;使用McBSP连接TLV320AIC23音频编解码芯片，实现数字音频广播;采用EMIF将FPGA的寄存器映射为存储外设，完美地实现DSP+FPGA的架构。该控制器通过MVB列车总线与系统交互信息，以Xilinx公司的Spartan-3A系列FPGA XC3S400A作为MVB协议栈的处理单元，并且为了适应不同语音系统功能需求，利用TMS320DM368丰富的外设接口扩展以太网、USB以及隔离RS232接口。
　　本文首先介绍了车载广播系统技术以及发展方向，根据现代地铁语音系统的功能需求描述了语音系统控制器的作用和研究意义。然后根据现代地铁语音系统控制器的需求提出DSP+FPGA的处理器方案。选取TI公司高性能音频和视频处理器TMS320DM368，Xilinx公司的XC3S400A和专用音频编解码芯片TLV320AIC23，实现了LCD显示、数字音频、按键控制、标准以太网接口等功能。接着，根据方案需求和所选器件确定整体设计框架，按功能模块完成该控制器原理图和PCB的设计。接下来，论文描述了板卡各硬件功能的测试过程和系统调试过程，并对调试结果进行分析。最后总结全文工作，并提出未来研究方向。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 广播系统的分类及技术介绍

1．1．1 广播系统分类

1．1．2 数字音频技术介绍

1．1．3 列车通讯网络技术介绍

1．2 列车广播系统发展概况

1．2．1 列车广播系统发展简介

1．2．2 地铁语音系统控制器简介

1．3 课题的主要内容和意义

1．4 论文结构

2 基于DM368的地铁语音系统控制器需求分析与总体设计

2．1 需求分析

2．2 基于DM368的地铁语音系统控制器总体设计

2．2．1 方案设计

2．2．2 主要器件选型

2．2．3 整体结构和功能实现

2．3 本章小结

3 功能模块电路设计

3．1 中央处理单元

3．1．1 DSP+FPGA处理器架构设计

3．1．2 DM368内存电路设计

3．2 语音模块

3．2．1 MIC音频采集电路设计

3．2．2 音频功率放大电路设计

3．2．3 音频编解码电路设计

3．3 MVB模块

3．4 标准接口模块

3．4．1 以太网接口电路设计

3．4．2 RS232串行接口电路设计

3．5 控制台模块

3．5．1 LCD电路设计

3．5．2 按键电路设计

3．6 电源模块

3．6．1 110V转24V电源电路设计

3．6．2 内部低压电源设计

3．7 本章小结

4 PCB的设计与实现

4．1 电磁兼容及信号完整性介绍

4．1．1 电磁兼容与PCB设计

4．1．2 信号完整性与PCB设计

4．2 PCB布局

4．2．1 叠层的设置

4．2．2 模块划分及器件布局

4．3 PCB布线

4．3．1 传输线理论与PCB布线

4．3．2 语音系统控制器PCB布线

4．4 PCB设计后处理

4．5 本章小结

5 语音系统控制器的调试与应用

5．1 板卡硬件调试

5．2 语音系统控制器功能测试

5．2．1 控制器面板及功能介绍

5．2．2 控制器系统功能测试

5．3 实际应用

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢