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聲納系統(tǒng)使用聲脈沖來探測、識別和跟蹤水下物體。一個完整的聲納系統(tǒng)是由一個控制和顯示部件、一個發(fā)射器電路、一個接收器電路和同時能作為發(fā)射裝置（揚聲器）和探測裝置（高靈敏度麥克風）的傳感器組成。
聲納系統(tǒng)圖
技術挑戰(zhàn)
本文討論的聲納發(fā)射器是一個相控陣發(fā)射器，能夠發(fā)射10Khz至100Khz的頻率。該系統(tǒng)采用了一個發(fā)射器模塊陣列，每個模塊能夠驅動8個聲納傳感器。FPGA設計包含若干獨特的模塊：ARM處理中心（英特爾HPS）、一個波形發(fā)生器、通道接口、時鐘和芯片計時、系統(tǒng)監(jiān)控和控制以及狀態(tài)寄存器。
系統(tǒng)框圖
解決方案
該項目采用了瑞蘇盈科基于Intel FPGA (Altera) Cyclone V的水星Mercury SA1 核心板（SOM）。它支持一個64K條目的任意波形發(fā)生器，并帶有縮放功能。每個核心板控制八個TX數據的通道。波形發(fā)生器驅動波形進入通道模塊的八個實例。這個模塊的主要目的是在每個通道的基礎上提供一個獨特的可編程延遲。每個PCB板上有四個來自亞德諾半導體技術有限公司 (Analog Devices)的雙通道數模轉換器（DAC）。DAC在輸入時鐘的交替相位上以相同的數據位接受每個通道的數據。此外，瑞蘇盈科提供了一個基于菜單的構建環(huán)境，其中包括一個BSP，以配合正在使用的核心板與瑞蘇盈科的幾個底板之一相配。在該開發(fā)項目的配置中，客戶設計了他們的載板PCB來匹配瑞蘇盈科的水星Mercury+ PE1底板。
FPGA 頂層框圖
結論和下一步措施
通過該項目可以得出的結論是，基于核心板的系統(tǒng)設計方法可以節(jié)省工程時間，當一個團隊不需要擔心基礎SOC/FPGA的設計和搭建時，他們可以更快地開始測試和調試其定制電路。FPGA代碼和測試以及軟件開發(fā)可以在載板PCB開始設計時開始，一旦完成，將核心板和代碼轉移到新的PCB是一個簡單的過程。這里描述的聲納發(fā)射器包括可移植的代碼，并有可能在接收器設計中重新使用。
除了水星Mercury SA1核心板，瑞蘇盈科還有其他的核心板可以被考慮用來實現這一應用，例如水星Mercury ZX5。 核心板可以實現硬件系統(tǒng)的高度集成，大大縮短開發(fā)時間。同時，通過支持各種外圍接口，可以更加快速方便地實現未來的功能更新和擴展。由于瑞蘇盈科龐大的產品序列，用戶可在Xilinx Kintex-7、Zynq-7000、Zynq Ultrascale+ MPSoC等系列的多款核心板模塊中進行選擇。瑞蘇盈科的核心板模塊在其系列（火星Mars、水星Mercury、仙女座Andromeda）內與其他大部分核心板管腳兼容，這意味著用戶還可以規(guī)劃明確的升級路徑，升級換代時所付出的工程量大大減小，甚至可以在項目開發(fā)的過程中臨時更改核心板型號。瑞蘇盈科的FPGA核心板模塊最低預期生命周期為10年以上，同時在設計硬件時著重考慮產品前瞻的可用性和性能，所有產品均可長期交付。
瑞蘇盈科核心板模塊系列
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