基于FPGA的船舶航行記錄儀語音壓縮系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，世界各地之間的貿(mào)易往來也隨之越來越多，航運事業(yè)快速蓬勃發(fā)展，航運事故時有發(fā)生。在航運事故中，為了能夠更好的對事故進(jìn)行定性以及分析事故原因，對船舶在航行時的數(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的各種重要信息，包括日期和時間、船位船速、駕駛室聲音、通信聲音、雷達(dá)數(shù)據(jù)、回聲測深儀、主報警等。由于船載航行數(shù)據(jù)記錄儀時常受內(nèi)存大小的限制，如何對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行安全、有效的存儲，具有重要的研究

2、價值和實用價值。本文針對船舶航行中的語音信號進(jìn)行壓縮存儲處理，主要工作分為:
　　本文使用DIGILENT公司生產(chǎn)的NEXYS4作為主開發(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作為語音信號采集放大模塊，MAX9860作為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，CH372作為USB傳輸模塊，實現(xiàn)了雙路語音信號的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、壓縮編碼，傳輸存儲以及回放的功能。
　　本文對目

3、前常見的一些船載航行數(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)，以及所使用的語音壓縮編碼算法，以及其優(yōu)勢和劣勢所在。根據(jù)國際電工技術(shù)委員會（International Eletro-technical Commission，IEC）61996文件《船載航行數(shù)據(jù)記錄儀性能要求、校驗方式及合格的檢驗結(jié)果》的要求，最終確定了本文的總體設(shè)計。本文利用FPGA芯片并行的對語音信號進(jìn)行壓縮編碼，多路數(shù)據(jù)分別緩存，通過USB口進(jìn)行傳輸存儲。

4、　　語音信號的采集通過MAX9812來完成，模數(shù)轉(zhuǎn)換通過MAX9860來完成，將模擬信號通過44.1khz的采樣頻率轉(zhuǎn)變?yōu)?6位的PCM信號，通過I2S總線傳輸。信號的壓縮編碼采取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模塊實現(xiàn)，該模塊集成了USB通信協(xié)議，通過FPGA模擬其時序，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，在上位機進(jìn)行區(qū)分存儲。