基于omapl138+fpga船舶自动识别系统中频数据采集存储系统

Posted 2021-09-11 专注DSP+ARM+FPGA

船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）是在海上用于船舶避碰和识别的数字助航系统,对于维护海上交通安全发挥了巨大的作用。AIS系统的位置信息由全球卫星导航系统（Global Navigation Satelite System,GNSS）提供。为了提高AIS系统的可靠性,目前在海事领域正在研究GNSS系统的备用定位系统—陆基定位系统。研发了基于AIS岸站的船舶自主定位系统,在系统的研究过程中,为了对AIS和GNSS的实时信号信息分析和处理,需要对AIS和GNSS的中频数据进行采集和存储,有利于对该信号进行检测评估并且获得大量原始数据以备使用,在实际应用和研究意义方面有重大价值。

 

      本文基于嵌入式三核平台设计了中频数据采集存储系统,能够实现中频数据的采集以及存储。所设计的硬件平台包括采集模块、XilinxSpartan-6+OMAPL138三核平台和SATA存储设备。其中由ADS830E采集器完成对AIS信号的采集,经过接口转接模块将数据传送到三核平台FPGA I/O 口,由NJ1006A射频前端从GPS天线接收信号,经过电平转换模块,并由供电模块向该前端和转换模块供电,将电平转换模块的输出接到三核平台FPGA I/O 口,最终将数据存到SATA硬盘。系统软件分为采集、传输、存储三个部分。采集部分的程序用于控制采集器的时序和数据接收,用Verilog语言编写,在FPGA中运行。传输部分的程序包括DSP的DMA接收uPP数据及两处理器在共享内存中数据的存取,其中DSP和ARM分别运行SYS/Bios和Linux操作系统,采用TI的SYSLINK双核通信组件完成数据的交互,最终采集到的数据存储到SATA硬盘中。完成数据存储后,进行系统平台的测试和验证。将采集并存储的AIS中频数字数据在Matlab中恢复波形,并进行快速傅里叶FFT变换,比对在示波器中实测的信号源波形和中心频率,从而验证其准确性。在FPGA接收GPS中频数据端通过CHIPSCOPE工具查看波形是否与程序逻辑一致,从而验证其准确性。

 

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

3 软硬件参数

开发板外设资源框图示意图

 图3 开发板接口示意图

图4 开发板接口示意图