基于OMAPL138+AD7606微位移数据记录仪的设计与实现

大型基础建设（如大型桥梁、大型水库等）随着建设年代的久远和人为的破坏作用会发生形变,进而会发生大桥断裂、水库边坡坍塌等灾害,给人们带来生命威胁和巨大的经济损失。而这些大型建筑物产生的微小的位移量正是导致上述结果的量变,也是人们对大型建筑物进行监测的主要参数。因此,对大型建筑物的微小位移量进行实时监测、采集、分析就变得十分重要。微位移数据记录仪则是一款针对高大桥梁杆塔等大型建筑物的微小位移量进行实时采集、处理、显示、控制、存储和传输的终端系统。首先,本文介绍了数据记录仪的发展历史及趋势,根据项目要求提出了记录仪的总体设计方案。

该系统主要由客户机和服务器构成,客户机工作在实测地点。服务器则位于远端的监控中心,工作在PC机上,通过网络与客户机相连,可以实时显示客户机发送过来的数据并进行本地存储。服务器通过网络远程控制客户机,更改客户机的参数配置以及工作状态,实现远程监控的功能。接着,本文主要介绍微位移数据记录仪的软硬件设计。在硬件设计中给出客户机模块的整体框图。客户机模块主要是由鉴相器、AD7606、OMAPL138开发板（含LCD屏幕）、SATA盘和SIM900构成。鉴相器将位移雷达的中频发射信号和中频回波信号进行鉴相,输出模拟电压信号。AD7606将此模拟信号转换为数字信号,送往OMAPL138开发板进行处理。信迈OMAPL138开发板具有强大的处理能力和丰富的外围接口,通过这些接口外接SATA盘和SIM900实现数据存储和报警功能。OMAPL138芯片由ARM和DSP两核构成,ARM处理器具有良好的控制特性,DSP具有强大的数据处理能力,两核之间通过Sys Link工具包进行双核通信,充分发挥了双核的优良特性,保证了系统的稳定性。软件设计主要包括开发环境搭建、双核通信设计、界面设计、通信设计和存储设计五个部分。重点介绍了双核通信设计以及人机交互界面设计的实现方法。最后,对微位移数据记录仪进行了实验测试以及数据分析。实验测试包括实验室内部模拟实验和外界实地实验,两个实验均取得了不错的效果。做为微位移测量系统的重要组成部分,微位移数据记录仪对大型建筑的健康监测具有十分重要的意义。

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