[发明专利]基于FPGA的声学多普勒流速剖面仪信号处理系统

摘要

本发明公开了基于FPGA的声学多普勒流速剖面仪信号处理系统，包括：主处理器模块，从处理器模块，回波信号采集模块，通信模块，电源模块，控制信号输出模块，数据存储模块。回波信号采集模块对流速剖面仪反馈的回波信号进行同步采集，将采样后的信号送给主处理器模块。主处理器模块负责信号处理算法的实现，包括复降采样滤波、复相关运算等。另外，还需要对处理后的数据进行存储。处理后的数据存储在数据存储模块中。从处理器模块作为辅助处理单元，对系统功耗和部分数据通信管理。通信模块完成了与外部的数据收发。本发明针对流速剖面仪信号处理单元数据量大，算法复杂的特点，使用FPGA作为主处理器模块的核心数据处理器，从而保证数据处理的实时性和准确性。本发明的优点是扩展性强，功能齐全，符合声学多普勒流速剖面仪数据运算的高要求。

主权项

基于FPGA的声学多普勒流速剖面仪信号处理系统，其特征在于：系统由主处理器模块（110），从处理器模块（120），回波信号采集模块（130），通信模块（140），电源模块（150），控制信号输出模块（160），数据存储模块（170）组成；其中，所述的主处理器模块（110）是系统的核心处理单元，与从处理器模块（120）、回波信号采集信号模块（130）、通信模块（140）、控制信号输出模块（160）相连接，控制以上模块的工作过程；并且，主处理器模块（110）负责信号处理算法的实现；所述的从处理器模块（120）作为辅助处理单元，负责少量数据的处理，通过I2C通信与主处理器模块（110）连接；所述的回波信号采集信号模块（130）含有8路高速高精度的同步采样ADC（Analog‑to‑Digital Converter，模/数转换器）通道（131），对流速剖面仪反馈的回波信号进行同步采集，其输出端口与主处理器模块（110）连接；所述的通信模块（140）作为系统与外界的一个通信接口。主处理器模块（110）和从处理器模块（120）都可以通过该模块进行数据收发，该模块包含了RS232协议通信、CAN协议通信、RS422协议通信，其中，RS232协议通信和RS422协议通信通过串口方式与主处理器模块（110）连接；所述的电源模块（150）支持5‑12V范围的直流电源输入、输出直流3.3V、1.8V、1.2V和0.9V的电源种类，提供声学多普勒流速剖面仪信号处理系统各个模块工作所需的电源，电源输出与系统所述各个模块连接；所述的控制信号输出模块（160）包含了1路TVG（Time Variable Gain，时变增益）控制通道(161)，2路发射信号（162），1路发射包络信号（163），8路控制开关信号（164），控制信号的输入端口与从处理器模块（120）连接；所述的数据存储模块（170）存储处理后的信号采集数据，掉电后仍可以保存，并可以通过主处理器模块（110）对已经存储在该模块内的数据进行读取。