基于OMAPL138+FPGA多波束測深系統(tǒng)儲(chǔ)存子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

多波束測深系統(tǒng)日益提升的性能提高了對(duì)硬件平臺(tái)的需求,如更大的數(shù)據(jù)量、更高的傳輸速率等,這些需求對(duì)多波束儲(chǔ)存子系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存速率、容量、可靠性都有了更高的要求。本文針對(duì)這些要求研究設(shè)計(jì)了一種基于XILINX SPARTAN6 FPGA和ARM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存子系統(tǒng)。

論文設(shè)計(jì)的儲(chǔ)存子系統(tǒng)利用FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)接收、顯示、傳送,ARM實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存,本文研究工作主要包括硬件電路設(shè)計(jì)、FPGA邏輯設(shè)計(jì)和嵌入式軟件設(shè)計(jì)三部分。一、硬件電路設(shè)計(jì)在分析儲(chǔ)存子系統(tǒng)功能需求,論證儲(chǔ)存子系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上,完成電路板原理圖設(shè)計(jì)、電路PCB繪制和焊接測試。主要包括電源模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、通信模塊、顯示控制模塊、FPGA模塊、OMAPL138模塊及其接口電路模塊。二、FPGA邏輯設(shè)計(jì)在搭建完成的硬件電路上,設(shè)計(jì)完成對(duì)原始數(shù)據(jù)的接收、傳送,同時(shí),完成了基于NIOSⅡ嵌入式系統(tǒng)QSYS硬件結(jié)構(gòu)搭建。主要包括Hotlink的高速串行數(shù)據(jù)接收器（CY7B933）的邏輯接收電路、UPP協(xié)議的邏輯發(fā)送電路、基于ADV7123的IP核設(shè)計(jì)、Hotlink接收數(shù)據(jù)的IP核設(shè)計(jì)和通信模塊邏輯設(shè)計(jì)。三、嵌入式軟件設(shè)計(jì)完成了基于uC/GUI的通道波形顯示;完成了基于OMAPL138的ARM內(nèi)核硬盤儲(chǔ)存設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收原始數(shù)據(jù)的波形顯示、SATA Ⅱ接口硬盤數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的功能。在完成相關(guān)軟、硬件設(shè)計(jì)工作基礎(chǔ)上,對(duì)整體性能進(jìn)行測試,驗(yàn)證了整體系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及可靠性。

1 評(píng)估板簡介

基于TI OMAP-L138（定點(diǎn)/浮點(diǎn) DSP C674x+ARM9）+ Xilinx Spartan-6 FPGA處理器；

OMAP-L138 FPGA 通過uPP、EMIFA、I2C總線連接，通信速度可高達(dá) 228MByte/s；OMAP-L138主頻456MHz，高達(dá)3648MIPS和2746MFLOPS的運(yùn)算能力；

FPGA 兼容 Xilinx Spartan-6 XC6SLX9/16/25/45，平臺(tái)升級(jí)能力強(qiáng)；

開發(fā)板引出豐富的外設(shè)，包含千兆網(wǎng)口、SATA、EMIFA、uPP、USB 2.0 等高速數(shù)據(jù)傳輸接口，同時(shí)也引出 GPIO、I2C、RS232、PWM、McBSP 等常見接口；

通過高低溫測試認(rèn)證，適合各種惡劣的工作環(huán)境；

DSP+ARM+FPGA三核核心板，尺寸為 66mm*38.6mm，采用工業(yè)級(jí)B2B連接器，保證信號(hào)完整性； ?

支持裸機(jī)、SYS/BIOS 操作系統(tǒng)、Linux 操作系統(tǒng)。

圖1 開發(fā)板正面和側(cè)視圖

XM138F-IDK-V3.0 是一款基于深圳信邁XM138-SP6-SOM核心板設(shè)計(jì)的開發(fā)板，采用沉金無鉛工藝的4層板設(shè)計(jì)，它為用戶提供了 XM138-SP6-SOM核心板的測試平臺(tái)，用于快速評(píng)估XM138-SP6-SOM核心板的整體性能。

XM138-SP6-SOM引出CPU全部資源信號(hào)引腳，二次開發(fā)極其容易，客戶只需要專注上層應(yīng)用，大大降低了開發(fā)難度和時(shí)間成本，讓產(chǎn)品快速上市，及時(shí)搶占市場先機(jī)。不僅提供豐富的 Demo 程序，還提供詳細(xì)的開發(fā)教程，全面的技術(shù)支持，協(xié)助客戶進(jìn)行底板設(shè)計(jì)、調(diào)試以及軟件開發(fā)。

2 典型運(yùn)用領(lǐng)域

數(shù)據(jù)采集處理顯示系統(tǒng)

智能電力系統(tǒng)

圖像處理設(shè)備

高精度儀器儀表

中高端數(shù)控系統(tǒng)

通信設(shè)備

音視頻數(shù)據(jù)處理

圖2 典型應(yīng)用領(lǐng)域

3 軟硬件參數(shù)

開發(fā)板外設(shè)資源框圖示意圖

圖3 開發(fā)板接口示意圖

圖4 開發(fā)板接口示意圖

FPGA 硬件開發(fā)

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