基于OMAP平台的声源定位系统设计与实现

Posted 2021-09-23 专注DSP+ARM+FPGA

声源定位系统的主要目的是确定一个声源在空间中的位置信息,目前对声源定位系统的研究成果大多数是在声源定位算法中,在嵌入式系统设计实现方面相对较少.因此,本文设计了一套基于OMAP平台的声源定位系统,利用声源定位算法在系统上实现声源定位.

本文首先分析比较了基于麦克风阵列实现声源定位的三种主要方法,重点研究了基于时延估计实现声源定位的四种主要算法,并利用Matlab对在平面四元十字阵列下的广义互相关函数算法进行仿真. 其次,本文基于OMAP平台对声源定位系统的硬件和软件进行设计实现,设计采用FPGA+OMAPL138(内嵌ARM+DSP双核)的作为采集系统的核心处理器,利用FPGA精密的时序逻辑特性控制AD模块工作,实现四通道音频信号的精确同步采集;利用OMAPL138中的DSP(C6748)的强大的数据计算能力,实现对采集的音频信号进行复杂的算法运算处理;利用OMAPL138中的ARM9核的丰富的外设接口及可移植的嵌入式Linux操作系统,实现对整个采集系统的工作控制,结果处理等功能.硬件部分采用Cadence16.3软件完成原理图设计,PCB设计.软件部分采用模块化编程思想,在FPGA端采用Verilog编程完成AD模块采集的功能;在OMAP端主要完成Linux系统移植,根文件系统制作,无线网卡驱动移植,Upp接口(完成OMAPL138与FPGA通信)驱动移植。

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