基于OMAPL138+FPGA 依托长江航标的流速流向监测终端系统

航标是提供船舶定位、导航、标示碍航物与表示警告的助航设施,是确保水上交通安全的最基础设施,在水上运输、海洋资源开发以及维护国家主权方面起到了重要的作用。本文在现有的数字航道系统的基础上,研究一款安装在长江航标上的流速流向监测终端,可以采集附近水域水流的流速流向信息,并将这些数据通过优化后的航标遥测遥控终端传输到数字航道动态监测平台加以应用。本文首先介绍航标国内外研究的现状,调研市场上的流速流向传感器,选用适合安装航标上的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）作为本文的流速流向传感器,分析多普勒测流速的原理和ADCP的波束结构,对测流和测深的方法进行研究、分析与比较。在此基础上,采用ARM+DSP的OMAPL138双核处理器对ADCP进行设计,包括系统各模块的工作和控制方式、模块之间及ADCP与航标遥测遥控终端之间的工作协调。其次,介绍了现有航标遥测遥控终端功能和结构,根据下位机ADCP采集到的数据特征对航标遥测遥控终端内部模块进行优化,建立了航标遥测遥控终端和航道动态监测平台之间无线通信的方式,优化数字航道系统GIS平台、终端通信服务平台,建立流速流向监测终端数据库,并设计数据方案。最后,通过流速流向数据查询、轨迹查询、水深查询3个界面模拟了流速流向监测终端数据在数字航道系统中的成果展示,并从航道维护的角度分析了终端数据在航标维护、航行参考、通航安全、河势演变等方面带来的广泛应用。

1 评估板简介
基于 TI TMS320C6748 定点/浮点 DSP C674x + Xilinx Spartan-6 FPGA 处理器； Ø DSP 与 FPGA 通过 uPP、EMIFA、I2C 总线连接，通信速度可高达 228MByte/s； Ø DSP 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、VGA、PMOD、RS485 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+FPGA 双核核心板，尺寸为 66mm*38.6mm，采用工业级 B2B 连接器，保证信号完整性； Ø
可充放电池电路，提供多种标准工业接口，可连多通道 AD、DA 等模块，拓展能力强；
支持裸机、SYS/BIOS 操作系统。

图1 开发板正面和侧视图

XM6748F-IDK-V3.0 是一款基于深圳信迈XM6748F-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 XM6748F-SOM核心板的测试平台，用于快速评估XM6748F-SOM核心板的整体性能。

XM6748F-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