基于OMAPL138 +FPGA 48通道采集器的设计与实现

当今局势下,世界人口形势进一步加剧,由于陆地资源和环境的压力,海洋客观上已成为世界后备资源基地及某些主要战略资源的接替区。人类为了更加深入的探索海洋,在水声领域引入数字信号、图像处理技术制造出各种新型声呐基阵。

本论文根据48元声呐基阵声电信号转换后的记录需求设计了一套数据采集器,内容包括采集器的总体方案设计、硬件电路设计和软件程序设计。该数据采集器以FPGA和OMAP-L138处理器为控制核心。在核心控制器完成设计之后,采用6片多路高精度模数转换芯片同步采集48个通道方向上的声电转换信号。为了保证多套系统在水下协同工作设计同步器模块配合实现时间管理,保证所有系统开始采集时刻都为绝对整点时刻。采用大容量SATA硬盘以同步器模块提供的时间信息为名称对采集完成的数据进行存储,为后续的数据处理提供方便,也为检测现场数据的实时性和可靠性提供了支持。在实验室中,对采集器要实现的功能进行了验证,并从多个方面对系统性能进行了检测。经过实际检测,本文设计的数据采集器的功能和实时性能指标符合预期设想,采集存储的数据准确有效,采集器可以投入使用。最后,为了进一步确定采集器的稳定性,项目团队分别在水池和三亚海域进行了外场实验,实验的成功完成证明了采集器工作稳定。

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