本文關(guān)鍵詞：基于SOPC的遙測地震儀采集站主控系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：地震勘探方法是一種常用的地球物理勘探方法,被廣泛應(yīng)用在各類資源勘探項目中。在進行野外地震勘探項目時,通常需要在多個地點采用多條測線進行數(shù)據(jù)的同步采集和傳輸,覆蓋范圍為幾平方公里或數(shù)十平方公里,而且工作在野外,環(huán)境較為惡劣。因此,地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要面臨采集點數(shù)量多,一次勘探覆蓋范圍廣,需要多次滾動搬移和工作環(huán)境特殊等問題。對于大型的陸上地震勘探系統(tǒng),功耗是一個重要問題,既直接決定整個勘探系統(tǒng)可連續(xù)工作的時間,也部分決定了系統(tǒng)所需采取的供電方式。作為陸上地震勘探系統(tǒng)中數(shù)量最多的采集站,其功耗水平直接決定了整個地震勘探系統(tǒng)的功耗水平。本文以吉林大學(xué)自主研制的有線遙測地震儀GEIST-438系統(tǒng)為基礎(chǔ),針對其采集站主控系統(tǒng)功耗較大的問題,提出基于SOPC技術(shù)的遙測地震儀采集站主控系統(tǒng)設(shè)計方案,以降低采集站整機功耗。主控系統(tǒng)硬件以Microsemi公司的Smart Fusion2系列FPGA為核心,完成了以ARM Cotex-M3為內(nèi)核的MSS微控制子系統(tǒng)設(shè)計,外圍邏輯接口模塊設(shè)計,8通道地震數(shù)據(jù)采集接口模塊設(shè)計及網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計,在此基礎(chǔ)上,完成了U-Boot和u Clinux系統(tǒng)的移植,數(shù)據(jù)采集驅(qū)動及網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序設(shè)計,以及采集站軟件設(shè)計,實現(xiàn)了采集站與上位機之間的命令交互以及地震數(shù)據(jù)的采集和傳輸。搭建了樣機測試系統(tǒng),對設(shè)計完成的采集站樣機系統(tǒng)整機進行了系統(tǒng)功耗、傳輸速率和采集功能等相關(guān)測試。與GEIST-438系統(tǒng)系統(tǒng)相比,采集站主控系統(tǒng)功耗降低了58%,整機功耗降低了35%,數(shù)據(jù)傳輸速率達到16Mb/s,能夠?qū)崿F(xiàn)八通道地震數(shù)據(jù)的同步采集,測試結(jié)果表明采集站樣機系統(tǒng)達到了預(yù)期設(shè)計目標。
【關(guān)鍵詞】：遙測地震儀 采集站 主控系統(tǒng) FPGA SOPC
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH763.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 縮略詞10-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究背景12
• 1.2 課題研究意義12-13
• 1.3 研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 國內(nèi)外有線遙測地震儀研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 基于SOPC技術(shù)的地震儀研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 采集站主控系統(tǒng)總體方案設(shè)計17-22
• 2.1 采集站主控系統(tǒng)總體設(shè)計17-18
• 2.1.1 設(shè)計需求分析17
• 2.1.2 系統(tǒng)總體方案17-18
• 2.2 控制器的選擇18-19
• 2.3 操作系統(tǒng)的選擇19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 采集站主控系統(tǒng)硬件設(shè)計22-37
• 3.1 SmartFusion2 FPGA介紹22-25
• 3.1.1 FPGA的組成結(jié)構(gòu)22-23
• 3.1.2 芯片特性23-24
• 3.1.3 ARM Cortex-M3內(nèi)核24-25
• 3.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)25-26
• 3.3 SOPC系統(tǒng)設(shè)計26-35
• 3.3.1 SOPC系統(tǒng)介紹26-27
• 3.3.2 SOPC系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計27-29
• 3.3.3 SOPC邏輯模塊設(shè)計29-32
• 3.3.4 8 通道地震數(shù)據(jù)采集接口模塊設(shè)計32-35
• 3.4 網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第4章 采集站主控系統(tǒng)軟件設(shè)計37-54
• 4.1 采集站主控系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)37
• 4.2 嵌入式uClinux系統(tǒng)的移植37-43
• 4.2.1 U-Boot的移植37-39
• 4.2.2 uClinux內(nèi)核的移植39-41
• 4.2.3 根文件系統(tǒng)的移植41-43
• 4.3 設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計43-49
• 4.3.1 數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序的設(shè)計43-46
• 4.3.2 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的設(shè)計46-49
• 4.4 采集站軟件設(shè)計49-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 系統(tǒng)測試54-58
• 5.1 系統(tǒng)功耗測試54-55
• 5.2 傳輸速率測試55
• 5.3 功能測試55-57
• 5.3.1 采集通道測試55-56
• 5.3.2 檢波器測試56-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第6章 全文總結(jié)58-59
• 6.1 本文主要工作58
• 6.2 進一步工作建議58-59
• 參考文獻59-63
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果63-64
• 致謝64

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊泓淵;韓立國;陳祖斌;林君;;無纜遙測地震儀采集站的低功耗設(shè)計[J];電測與儀表;2009年01期

2 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孫富津;基于SOPC的遙測地震儀采集站主控系統(tǒng)設(shè)計[D];吉林大學(xué);2016年

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3 黃建宇;高精度低功耗分布式地震采集站的研制[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2014年

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5 仇潔婷;基于ARM與Linux的三維電磁采集站嵌入式控制系統(tǒng)[D];中南大學(xué);2010年

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本文編號：806865