一、导言
水声信号是完结水下勘探、定位、导航、通讯的首要信息载体，对水下方针回波及其辐射噪声的原始信号进行剖析、处理和研讨可获得很多的方针特性信息，这就需求一种多路同步的高精度水声信号收集记载设备来收集记载水下方针的原始信号。
传统的水声收集体系常选用单路16bit以下A/D转换器和单片机为中心器材，采样精度低，收集存储速度慢，处理才能弱，通用性不强。因而，文中选用24bit高精度A/D转换器ADS1274、超低功耗数字信号处理芯片TMSVC5509A和CF卡为主存储介质，规划开发了一种四路同步水声信号记载仪。该记载仪精度高、动态规模大、功耗低、存储容量大，作业安稳牢靠，通用性强，可完结30kHz以下的水声信号收集记载和剖析处理。
二、记载仪全体规划方案
水声数据记载仪需求长期作业于水下，在功用上需求满意大容量的存储、低功耗、高保真、实时收集记载的要求。鉴于水声信号频率一般不高，采样率100kHz足以满意大部分信号收集需求，四路24bit收集8个小时总的数据量不超越32G,因而选用容量为32G的ComPACt Flash(CF卡)就能满意体系存储要求。记载仪采样频率100kHz时，要在10μs的采样周期内完结4路24bit水声信号的收集存储，实时性要求较高，这儿选用TI超低功耗数字信号处理芯片TMS320VC5509A为主控处理器，其处理速度到达400MIPS,可满意体系需求。依据体系的需求，体系硬件部分由四路信号调度(前置扩大及滤波)、高精度模数转换器(AD)、主控处理器(DSP)、数据存储单元(CF卡)、PC机接口单元构成(USB)，软件部分由数据收集模块、数据存储模块和数据读取模块构成。记载仪整体结构图如图1所示。
三、记载仪硬件规划与完结
(一)信号调度部分
信号调度部分的首要的功用，是完结对水听器接收到的弱信号进行扩大、滤波、单端变双端、电压抬升以使接收到的水听器信号通过调度后能满意A/D输入信号的要求。
水听器的信号是弱小信号，前置扩大对按捺噪声起到致关重要的效果。是否能有用按捺各种噪声，是本系是否成功的要害，这儿选用了老练的商品化前放模块。
前放模块的技术指标为：输入方法：差动与单端;共模按捺比：>100dB;输入阻抗：200MΩ;噪声电压密度为3nV/ ;增益：10倍(20dB)。
(二)A/D接口电路
通过重复证明和比较，以及考虑到体系功能、电路结构、体系功耗、可扩展性及片源等多方面的要素，本体系选用了美国TI公司的一款24位高精度AD转换器ADS1274.该AD芯片内部集成有多个独立的高阶斩波安稳调制器和FIR数字滤波器，可完结4通道同步采样，支撑高速、高精度、低功耗、低速4种作业形式，具有6 2 K H z的带宽，采样频率最高可达128KS/s.该芯片选用差动输入方法，所以输入端可直接与传感器或细小的电压信号相连;可通过设置相应的输入/输出引脚挑选作业形式，无需寄存器编程，其数据输出可挑选帧同步或SPI串行接口，便于衔接至DSP,可满意要求严厉的多通道弱小信号收集运用。
(三)主控制器
主控制器是体系的中心， 本体系所选用的主控处理器是TI公司的TMS320VC5509A,该芯片是TI公司出产的TMS320C5000系列DSP芯片中的一种。C5000系列的DSP在移动通讯终端中运用广泛，其间C54x最为老练，它选用改善的哈佛结构，并集成有丰厚的硬件逻辑和外部接口资源，不只提高了功能，也降低了本钱和体积。C55x是在C54x的基础上发展起来的，具有C54x的悉数长处，并且是现在功耗最低的新产品。C55x低功耗的这一特色正契合水下能量受限的电子体系的功耗要求。
(四)CF卡控制器
CF支撑三种根本作业形式：PC CardMemory形式、PC Card I/O形式以及TrueIDE形式。文中运用True IDE形式，它能够在CF卡上电时主动进入。在刺进CF卡之前，确保CF卡插槽的/OE管脚为低电平，即能够让CF卡进入True IDE形式。DSP与CF卡的接口电图如图4所示。
