论文部分内容阅读
随着世界经济的不断发展,世界各地之间的贸易往来也随之越来越多,航运事业快速蓬勃发展,航运事故时有发生。在航运事故中,为了能够更好的对事故进行定性以及分析事故原因,对船舶在航行时的数据信息加以记录变得愈发重要。船载航行数据记录仪能够记录船舶在航行时的各种重要信息,包括日期和时间、船位船速、驾驶室声音、通信声音、雷达数据、回声测深仪、主报警等。由于船载航行数据记录仪时常受内存大小的限制,如何对各种数据信息进行安全、有效的存储,具有重要的研究价值和实用价值。本文针对船舶航行中的语音信号进行压缩存储处理,主要工作分为:本文使用DIGILENT公司生产的NEXYS4作为主开发板,板上集成了 Xilinx公司的Artix-7TM系列的XC7A100T-1CSG324C芯片,并选用MAX9812作为语音信号采集放大模块,MAX9860作为模数转换模块,CH372作为USB传输模块,实现了双路语音信号的采集、模数转换、压缩编码,传输存储以及回放的功能。本文对目前常见的一些船载航行数据记录仪进行研究,主要分析了它们的系统架构,以及所使用的语音压缩编码算法,以及其优势和劣势所在。根据国际电工技术委员会(International Eletro-technical Commission,IEC)61996 文件《船载航行数据记录仪性能要求、校验方式及合格的检验结果》的要求,最终确定了本文的总体设计。本文利用FPGA芯片并行的对语音信号进行压缩编码,多路数据分别缓存,通过USB 口进行传输存储。语音信号的采集通过MAX9812来完成,模数转换通过MAX9860来完成,将模拟信号通过44.1khz的采样频率转变为16位的PCM信号,通过I2S总线传输。信号的压缩编码采取MPEG 1 layer Ⅱ编码算法,生成比特率为128kbs的MP2标准码流进行传输。数据的传输由CH372模块实现,该模块集成了 USB通信协议,通过FPGA模拟其时序,使用其内置固件模式进行数据传输。多路数据分别打包缓存,在上位机进行区分存储。实验结果表明,本文实现了系统各项功能,并能够实时、稳定的工作。