ADCP的数据采集及同步实现技术

    1概述

    相控阵声学多普勒海流剖面仪（PAADCP）是世界上最先进的海流测量设备，目前只有美国的RD公司开发和生产，它利用多普勒效应原理进行流速测量，是观 测海流剖面的最有效方法之一。它用声波换能器作传感器，换能器发射的声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等散射体反向散射，再由换能器接 收，通过分析4个波束回波信号的多普勒信息，从而测量海流的流速和流向。ADCP具有分辨率高、能直接测出断面的流速剖面、不扰动流场、测验历时短、测速 范围大等特点，目前被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。本文简单介绍了自行研制的通用采集处理模块为带CPU的标准6U板，ADCP 相控阵中实现PMC-ADADIO采集子板在ADSP-21160上采集技术的开发、应用；PAADCP的信号处理机组成及各SHARC所承担的任务功 能，详细描述PMC-ADADIO采集板在高速处理器SHARC21160上的应用技术及如何解决两台机器间的同步采集，为PAADCP的产品化提供技术 支持和借鉴。

    2 信号处理机硬件软件平台

    信号处理机系统结构如图1所示。信号处理机中的工控机上安装一块高速DSP板和一块PMC-ADADIO采集板，采集板安装在DSP板的 PMC插位上。工控机为CPCI总线的计算机，内存256M，硬盘容量为40G，采用标准CPCI机箱。PC机为常用PCI总线的商用计算机，PC机上同 样安装有一块高速DSP板和一块PMC-ADADIO采集板，主要完成大数据量的原始回波信号的采集及存储。ADCP的信号处理机提供发射信号源，完成4 路相控阵回波数据采集，担负着回波信号相干处理的多普勒检测，完成海流剖面速度、流向解算和深度检测，以及显控功能，实现结果数据和回波原始数据存储等功 能。

PAADCP采用AD公司的VisualDSP++3.0作为信号处理的调试开发软件平台，可以实现对整个工程的编译连接、DSP板的各CPU程序 的下载运行、监控及数据结果显示的可视化图形调试功能。Bittare公司提供的软件HOST库作为主控加载控制应用工具，SpeedDsp库为快速算法 库。

    2.1 DSP板DSP板为Hammerhead-PCI板，它为PCI总线接口，内有4个80 MHz ADSP-21160 SHARC高性能数字信号处理器，每片SHARC内带有4Mbit内部RAM，板上有128MByte的共享SDRAM，SHARC间可通过LINK口或 共享SDRAM进行通讯；64-bit 66MHz的PCI接口；各SHARC有两个工作指示灯，板上有一片2MByte的装载程序的FlashROM、2个PMC插位和 SharcFINASIC。集成在Hammerhead-PCI板上的SharcFINASIC，有两个主要部分组成：PCI接口和SHARC接口。 SharcFINASIC提供ADSP-21160到PCI总线、SDRAM、FLASH、UART的接口；提供ADSP-21160和PCI的中断复用 器；提供接口间数据移动的DMA功能。