基于无线电台的嵌入式水下采集仪的设计与实现new

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1、http://www.paper.edu.cn基于无线电台的嵌入式水下采集仪的设计与实现马洪连，孙国晴，李屹璐，孟新雨大连理工大学电信学院计算机系，大连（116023）E-mail：sgq116300@126.com摘要：目前大多水下采集仪主要存在功耗大，铺设通讯电缆困难，人为干扰大等缺点，而采用无线电台作为传输手段，以嵌入式设备作为采集仪器的方式，具有功耗小、无线传输、安装操作简便的优点，文中详细介绍了新研制的嵌入式无线采集仪在以ARM920T处理器为核心的硬件平台上的实现原理、系统组成以及应用领域。关键词：无线

2、电通讯，嵌入式，低功耗，ARM920T频，输出12位模拟信号，最后由专门的发1.引言信机发出。图一中VC5509芯片用于完成数水下断面测量是水下钻井填海等水下字信号处理以及控制功能，HSP50415芯片项目的重要组成部分。目前在水下断面测量用于完成信号的插值、调制功能。中主要有以下几种方式：其一是声纳雷达（毫米波雷达或激光雷达），但价格昂贵,且信号处理复杂；其二是使用传感器测量，但铺设通讯线路复杂，且受环境因素影响大；其三是传统的手持竹竿人工测量方式，此种方式更是存在精度差、操作难度大、劳动强图1电台硬件框图度高等

3、缺点。采用无线的嵌入式方式进行通讯测量具有方向性好、实时性高、通讯距离设计采用的是矢量调制方式(Vector远、功耗低等优点，近年来在水下断面测量Modulation)。数据由终端发出后，经串口发中得到越来越广泛的应用。因此根据施工需至DSP接收。DSP读取后分I、Q两路交替要，采用无线电通讯和嵌入式采集的方式研送人14SP50415。HSP50415将接收数据串制出基于ARM920T硬件平台的水下低功耗并变换后分成I、Q两路并行，其后经过星采集仪，以用于水下工程施工中断面监测和座映射，整形滤波和内插后，再将I、Q

4、两测量。路的数字基带信号搬移到中频上，其数学公式为：Outptlt=Ikcos(ω0t)±Qksin(ω0t)根据调2.数字无线电台原理制理论[1,-2]可知，当，k为基带输入信号，用数字信号处理、纠错编码、数字调制Ql为0时，即Output=S(t)cos(ω0t),Ik=S(t)这相干解调、Viterbi软判决和表面贴片一体化时，Output即为。DSP调制信号。当Qk是等技术，生产提供高性能、高可靠的数字无Ik的希尔伯特变换时，Output则得到SSB线电台，广泛用于遥控遥测、无线数据网络、调制信号，“+”，

5、“-”分别对应USB和LSB宽带传输等领域。50多万套同类产品在世界信号。之后，经X／sin(X)补偿滤波，12位[1]各地使用，占有70%同类产品市场。下面就的数模转换后，送入发信机，最终输出。此数字无线电台的原理进行简单介绍：发送数据流程如图二所示：设计目标是将终端发送的数据由VC5509进行处理，加同步头，帧头等，而后送至HSP50415中，经过插值、混频至中-1-http://www.paper.edu.cn图2电台软件框图3.系统总体结构设计无线电台的嵌入式水下采集仪是由主控系统和测量系统二部分组成，主控

6、系统和测量系统之间通过数字电台进行无线通讯。图3系统结构框图无线电台的嵌入式水下采集仪的结构框图3.1.1用户界面如图三所示。下面对主控系统和测量系统的各个部分进行介绍。本系统的用户接口采用800*600的高清晰TFT显示器，配合触摸屏，为用户提供3.1主控系统了友好的显示操作界面。同时鉴于用户的需主控系统以ARM920T芯片为控制核心，要，还提供了USB键盘接口。在嵌入式硬ARM920T属于ARMS3C2410系列的集成件平台上运行WinCE.NET操作系统，同时系统芯片，它的内核采用ARM9TDMI处理配合大屏

7、幕显示器和键盘，使用户使用起来器。其内部具有统一的数据Cache和指令更加方便快捷，如同使用PC机一样，同时Cache、4K的小型Flash和内存管理单元由于使用了嵌入式的设备作为主机，大大的(MMU)等资源，工作频率可达到减少了设备的功耗，延长的设备的运行时[2]200MHZ。同时还扩展了LCD显示器，触间。摸屏和RS232串口等。主控系统是整个系统3.1.2数字电台数据传输的核心，主要负责控制子节点的数据采集，本系统中，主控系统和测试系统分离，并使用SD卡进行存储，设置子节点的低功如果使用RS485或是RS23

8、2等数据线进行耗状态等；主控系统和子节点测量系统分传输，那么实现起来电缆的铺设复杂度太离，主控系统通过数字无线电台发送指令控高。鉴于以上原因同时考虑到传输的距离所制子节点的运行状态。以使用了数字无线电台，使用数字电台具有成本低，通讯速度快，误码率低，抵抗恶劣-2-http://www.paper.edu.cn天气环境强的特点。同时安装测试方便，减消息结构如表