数字ADCP中央控制模块的改进研究

摘要

本文主要任务是对数字水声多普勒流速剖面仪(数字ADCP)中央处理模块的改进设计。 首先简要介绍ADCP的作用、历史、理论基础以及原数字ADCP系统中的中央处理模块结构设计。原数字ADCP信号处理系统具有低价格、低功耗以及多功能等优点，但是由于当时设计条件的限制，使得整个数字信号处理平台、尤其是其中的中央处理模块满足不了未来发展的需要。本文详细介绍在原系统的基础上对中央处理模块的改进设计，以及对改进设计后系统的调试验证。最后，提出中央处理模块硬件设计的新方案，选用新芯片对原模块中的芯片进行替换，对新选用的芯片进行可行性论证，并介绍了新硬件设计中DSP与外围芯片的接口设计。 本文主要工作包括： 1.通过新CPLD中的逻辑设计，实现了两个空间的分时复用，使DSP的数据空间扩展到理论上的最大值。 2.在新CPLD芯片的逻辑程序设计时，大量的运用硬件描述语言和参数化模块库，提高了程序的设计效率和系统的运行效率。 3.提出了中央处理模块硬件设计的新方案。

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第一章绪论

1.1 ADCP的作用及其发展动态

1.1.1 ADCP的作用

1.1.2 ADCP的发展动态

1.2 ADCP的结构及理论基础

1.3数字ADCP信号处理平台

1.3.1数字信号处理平台与传统ADCP的区别

1.3.2数字ADCP总体功能模块划分

1.4 原系统中央处理模块设计

1.4.1 DSP的选择及其性能

1.4.2 DSP外部存储器的选择

1.4.3双端NRAM的选择

1.4.4 FIFO的选择及其性能

1.5课题的主要工作及论文结构

第二章中央处理模块的改进设计

2.1原平台中的中央处理模块设计

2.2 CPLD的选择及其可行性论证

2.2.1原设计中CPLD的性能特点

2.2.2改进设计中新CPLD芯片的选择

2.2.3新CPLD芯片的可行性论证

2.3对DSP程序、数据空间的重新分配

2.3.1对DSP数据空间的重新设计

2.3.2对DSP程序空间的重新设计

2.4对CPLD逻辑程序的重新编写

2.4.1新CPLD芯片中的顶层模块设计

2.4.2利用Verilog HDL语言对底层模块的重新编写

2.4.3运用参数化模块库进行逻辑程序设计

2.5本章小结

第三章对改进后中央处理模块的调试

3.1对新CPLD芯片中逻辑程序的时序仿真

3.1.1对DSP数据、程序空间分配模块的时序仿真

3.1.2对串并转换模块的时序验证

3.2对平台处理核心DSP的调试方案

3.3 DSP外部存储芯片的调试

3.4本章小结

第四章中央处理模块硬件设计的新方案

4.1选用TMS320C6201作为新的中央处理模块核心

4.1.1 TMS320C6201的主要特点

4.1.2TMS320C6201的硬件结构

4.1.3TMS320C6201的软件资源

4.2以C6201为核心的中央处理模块设计

4.2.1电源模块

4.2.2时钟模块

4.2.3外围存储器

4.3改进设计与原设计相比的性能提高

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2课题前景展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢