基于OMAPL138+FPGA地震勘探无线数字遥爆系统设计

Posted 2021-08-14 专注DSP+ARM+FPGA

地震勘探技术是能源勘探领域有效的物理勘探技术之一,被广泛的应用在油气资源勘探中。随着全球经济的快速发展,能源的需求越来越大,勘探技术与勘探设备的更新发展已成为能源勘探工作中的重中之重。遥爆子系统作为地震勘探系统中的重要设备,它的性能一定程度上影响着地震勘探系统的总体性能;因此为了适应地震勘探关键设备国产化的需求,自主设计地震勘探遥爆子系统是势在必行的工作。本文基于企业横向项目,完成了数字遥爆子系统中软件的设计与开发工作,主要概括如下:1.根据遥爆子系统设计目标及其硬件平台,设计了软件总体架构、开发流程和数据通信协议。利用VMware虚拟机和Ubuntu14系统构建了上位机开发平台,基于嵌入式Linux系统的移植及异步通知驱动的加载构建了嵌入式应用环境;经过实际测试,上位机平台、嵌入式应用环境都可正常稳定工作。2.将遥爆子系统的软件划分为GPS授时定位、EMIF通信、时间同步和蓝牙读写参数四个功能模块进行开发。GPS授时定位模块可以提取卫星实时数据以设置系统工作时间,且可以确定当前所处位置的经纬度信息以实现系统定位功能,为后续数据分析工作提供便利。EMIF通信模块通过Linux系统异步通知机制和外部中断的配合实现了Linux系统与FPGA处理器的相互读写功能,是实现系统内数据无线通信的基础。时间同步模块实现了遥爆子系统中编码器和译码器的工作时间同步,确保该系统后续工作的准确执行。蓝牙读写模块作为手机客户端与遥爆子系统间的通信桥梁,实现了客户端读取显示、设置更新编码器与译码器工作参数的功能。3.基于遥爆子系统硬件平台和嵌入式软件开发环境,对系统软件进行功能验证。经过测试分析,嵌入式Linux系统可正常稳定运行,GPS授时定位、EMIF通信交互、工作时间同步和蓝牙读写参数功能全部实现,证明了本文设计实现的遥爆子系统软件可以满足设计要求。

1 评估板简介
基于TI OMAP-L138（定点/浮点 DSP C674x+ARM9）+ Xilinx Spartan-6 FPGA处理器；
OMAP-L138 FPGA 通过uPP、EMIFA、I2C总线连接，通信速度可高达 228MByte/s；OMAP-L138主频456MHz，高达3648MIPS和2746MFLOPS的运算能力；
FPGA 兼容 Xilinx Spartan-6 XC6SLX9/16/25/45，平台升级能力强；
开发板引出丰富的外设，包含千兆网口、SATA、EMIFA、uPP、USB 2.0 等高速数据传输接口，同时也引出 GPIO、I2C、RS232、PWM、McBSP 等常见接口；
通过高低温测试认证，适合各种恶劣的工作环境；
DSP+ARM+FPGA三核核心板，尺寸为 66mm*38.6mm，采用工业级B2B连接器，保证信号完整性； Ø
支持裸机、SYS/Bios 操作系统、Linux 操作系统。

图1 开发板正面和侧视图

 

XM138F-IDK-V3.0 是一款基于深圳信迈XM138-SP6-SOM核心板设计的开发板，采用沉金无铅工艺的4层板设计，它为用户提供了 XM138-SP6-SOM核心板的测试平台，用于快速评估XM138-SP6-SOM核心板的整体性能。

XM138-SP6-SOM引出CPU全部资源信号引脚，二次开发极其容易，客户只需要专注上层应用，大大降低了开发难度和时间成本，让产品快速上市，及时抢占市场先机。不仅提供丰富的 Demo 程序，还提供详细的开发教程，全面的技术支持，协助客户进行底板设计、调试以及软件开发。

2 典型运用领域
数据采集处理显示系统
智能电力系统
图像处理设备
高精度仪器仪表
中高端数控系统
通信设备
音视频数据处理

图2 典型应用领域