基于FPGA的船舶航行記錄儀語(yǔ)音壓縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界各地之間的貿(mào)易往來(lái)也隨之越來(lái)越多，航運(yùn)事業(yè)快速蓬勃發(fā)展，航運(yùn)事故時(shí)有發(fā)生。在航運(yùn)事故中，為了能夠更好的對(duì)事故進(jìn)行定性以及分析事故原因，對(duì)船舶在航行時(shí)的數(shù)據(jù)信息加以記錄變得愈發(fā)重要。船載航行數(shù)據(jù)記錄儀能夠記錄船舶在航行時(shí)的各種重要信息，包括日期和時(shí)間、船位船速、駕駛室聲音、通信聲音、雷達(dá)數(shù)據(jù)、回聲測(cè)深儀、主報(bào)警等。由于船載航行數(shù)據(jù)記錄儀時(shí)常受內(nèi)存大小的限制，如何對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行安全、有效的存儲(chǔ)，具有重要的研究

2、價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)船舶航行中的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)處理，主要工作分為:
　　本文使用DIGILENT公司生產(chǎn)的NEXYS4作為主開(kāi)發(fā)板，板上集成了Xilinx公司的Artix-7TM系列的XC7A100T-1 CSG324C芯片，并選用MAX9812作為語(yǔ)音信號(hào)采集放大模塊，MAX9860作為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，CH372作為USB傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了雙路語(yǔ)音信號(hào)的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、壓縮編碼，傳輸存儲(chǔ)以及回放的功能。
　　本文對(duì)目

3、前常見(jiàn)的一些船載航行數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行研究，主要分析了它們的系統(tǒng)架構(gòu)，以及所使用的語(yǔ)音壓縮編碼算法，以及其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)所在。根據(jù)國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)（International Eletro-technical Commission，IEC）61996文件《船載航行數(shù)據(jù)記錄儀性能要求、校驗(yàn)方式及合格的檢驗(yàn)結(jié)果》的要求，最終確定了本文的總體設(shè)計(jì)。本文利用FPGA芯片并行的對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，多路數(shù)據(jù)分別緩存，通過(guò)USB口進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)。

4、　　語(yǔ)音信號(hào)的采集通過(guò)MAX9812來(lái)完成，模數(shù)轉(zhuǎn)換通過(guò)MAX9860來(lái)完成，將模擬信號(hào)通過(guò)44.1khz的采樣頻率轉(zhuǎn)變?yōu)?6位的PCM信號(hào)，通過(guò)I2S總線傳輸。信號(hào)的壓縮編碼采取MPEG1 layerⅡ編碼算法，生成比特率為128kbs的MP2標(biāo)準(zhǔn)碼流進(jìn)行傳輸。
　　數(shù)據(jù)的傳輸由CH372模塊實(shí)現(xiàn)，該模塊集成了USB通信協(xié)議，通過(guò)FPGA模擬其時(shí)序，使用其內(nèi)置固件模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。多路數(shù)據(jù)分別打包緩存，在上位機(jī)進(jìn)行區(qū)分存儲(chǔ)。