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海洋是地球的重要组成部分,然而人类对海洋的探索还停留在初级阶段。随着陆地资源的过度开发,人类更加认识到研究和利用海洋资源的重要性。为了充分合理的开发海洋资源,就有必要对海洋中的各参数进行正确测量。声学多普勒海流剖面仪,以下简称ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler),是近年来发展起来的一种重要的海洋测流设备。本文主要研究的是基于嵌入式技术的ADCP信号处理平台。把嵌入式技术引入到ADCP中,使系统的灵活性、可靠性、稳定性得到了显著提高。本文的主要工作概括如下:1.研究ADCP的工作原理,对比了三种常见的测流方法(窄带多普勒测流、相干测流、宽带多普勒测流)的优缺点,对宽带测流的信号处理过程进行了数学推导与论证,并借助Matlab针对性地对回波信号的复相关运算进行仿真分析,得出了宽带测流是窄带和相干测流二者优点相结合的结论。2.设计了系统整体架构方案,本文提出了 DSP+FPGA+MCU多核工作架构,基于该架构对各模块进行了芯片选型与硬件电路设计,包括MSP430及其外围电路设计;信号收发模块设计,包括FPGA资源评估与选型,高速ADC选型;数据处理模块设计,包括OMAP-L138加载方式和外围电路设计。完成了整个硬件系统的搭建和调试工作。设计了一套低功耗系统工作流程,本文还实现了一种基于握手机制的系统休眠唤醒方法,用于辅助系统在深度休眠状态顺利唤醒至工作状态。经功耗评估结果表明,该系统具备超强数据处理能力并同时兼备超低功耗的优点。3.完成了基于嵌入式技术的OMAP-L138和MSP430软件开发,并完成了 FPGA发射脉冲设计和FIR数字滤波器复用设计,该滤波器具有并行处理能力且资源占用较少。利用乒乓缓存方法提高了数据传输效率。本文对传统自容式ADCP系统数据存储机制进行了改进,提出了异常掉电数据保护机制,在系统发生异常的情况下能有效地对数据存储时序进行保存与恢复。基于OMAP-L138双核通信机制,对OMAP-L138的加载方式进行了改进,能够从存储器中指定存储位置自举启动程序。基于FPGA可重构技术,设计了多频段切换测流功能,DSP通过主动串行方式配置FPGA,完成配置文件的在线更新。经测试结果表明,该功能解决了传统ADCP受限于固定频段测流且频段间切换麻烦的问题。4.在Windows平台下开发了 ADCP专用上位机,基于该上位机可以对设备固件进行远程在线升级,解决了传统ADCP设备调试与维护过程繁琐的问题。同时还可实时查看回波信号。5.对系统主要功能进行板级测试和湖上试验,并对测试结果进行了评估分析,系统的软硬件功能得到了正确验证。