基于DSP的水声模拟信号发射系统设计(2)
1.2 水声技术的发展现状和趋势 声呐作为水声技术的主要应用领域，是使用水声技术来确定海洋中物体的存在、位置或性质的设备或方法。如今声呐技术发展的主要特点是采用作用距离远，低频发射，这就要求水声信号具有动态范围宽，频率低，信噪比低的特点。设计出一部好的声呐，对于防潜、反潜具有重要意义[3]。声呐主要分为主动声呐和被动声呐。主动声呐可以探测到静止不动的无噪声目标，是水面舰艇反潜探测的主要手段[4]。随着国家对海军投入的加大，海洋探测、水下目标定位、水下导航以及水下通信等领域迅猛发展，这就对水声技术提出了更高要求。 近年来，随着材料技术和其它通信领域的快速发展，水声通信技术取得长足进步。作为一门综合学科，可以借鉴数字信号技术、半导体电子技术、移动通信和软件无线电技术上所取得的成果。随着水下无线通信要求的提高，飞速发展的数字信号处理技术、大规模集成电路技术和半导体技术将运用到水声通信当中[5]。
1.3 TMS320F28335 DSP 芯片介绍 本文将采用 TI 公司生产的具备浮点运算单元的 DSP 芯片 TMS320F28335 作为核心控制芯片。TMS320F28335 DSP 采用176 引脚LQFP 四边形封装，具有150MHz 高速处理能力，具备32 位浮点处理单元， 6 个DMA 通道，支持 ADC、 McBSP 和EMIF，有多达18 路的 PWM输出，其中有 6 路为 TI 特有的更高精度的 PWM 输出，12 位 16 通道 ADC。和前代 DSC 相比，TMS320F28335 的平均性能提升50%，并与定点C28x 控制器软件兼容[6]。其主要特性如下： 1) 采用高性能静态 CMOS 技术，主频达150MHz 2) 高性能32 位CPU，单精度浮点运算单元，采用哈佛流水线结构 3) 6 通道DMA控制器 4) 256K*16位Flash存储器， 34K*16位SARAM， 1K*16位OTPROM,8K*16位Boot ROM 5) PIE 支持58 个外设中断 6) 18 通道PWM输出 7) 3 个32 位CPU定时器128 位保护密码 8) 低功耗设计，1.9V内核电压，3.3V I/O 电压 9) 串行外设为2 通道CAN 模块、3 通道 SCI 模块、2 个 McBSP 模块、1 个SPI模块、1个I2C主从兼容串行接口模块 10) 12 位A/D 转换器，16 转换通道、2 个采样保持器、内外部参考电压 11) 88 个可编程复用GPIO引脚[7] 1.4 本课题研究的主要内容 本设计需要完成的是水声模拟信号发射系统的设计。整个信号发射系统主要由 DSP芯片TMS320F28335 为核心的数字控制电路、D/A 转换电路、电压转换电路等组成。研究重点是以 TMS320F28335 芯片为核心的控制电路，完成控制电路的硬件设计以及软件程序的设计编写，使数字信号转换为模拟信号并平稳输出。研究中需要掌握电路、模拟电子技术基础等课程，在分析电路原理的基础上，利用 Protel软件完成硬件电路设计。
本文具体的章节安排如下： 第一章：主要介绍选题背景和水声技术的发展现状与趋势，对本文选用的 DSP 主芯片TMS320F28335 进行介绍，并提出了本文研究重点。 第二章：设计了以TMS320F28335 芯片为控制核心的最小系统。包括 DSP 主芯片、时钟电路、电源电路、复位电路,源Z自L吹冰W文~论`文]网[www.chuibin.com、JTAG 下载口电路、Boot ROM引导电路，并且进行器件的选择与参数设定，完成了电路原理图的接线。 第三章：完成了DSP芯片的通信单元设计，完成通信电路器件的选型。 第四章：设计了以 AD7247 为核心的D/A转换电路，完成了器件选型工作，使数字信号转化为符合设计要求的模拟信号，并通过运算放大器平稳输出。 第五章：主要完成了信号发射系统软件设计工作。软件设计主要包括主程序的设计、各模块初始化设置、通信协议规则与实现等程序的编写。最后系统硬件与软件相结合完成调试，整体调试结果符合设计要求。
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