槽波探测系统的嵌入式终端设计

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本课题来源于国家自然科学基金项目“基于连续震源的煤层反射式槽波精细探测方法与构造波场建模”。槽波探测系统应用在野外以及煤矿,因此测试终端应该具备体积小、功耗低、效率高、携带方便、使用简单等特点。借鉴国外低频弹性波透地通信系统的架构设计和便携式终端的发展现状,结合嵌入式技术,开发一款可用于槽波探测系统的嵌入式测试终端。该终端要求能够实现声音信号的发送与传输功能,为槽波探测系统进一步的研究提供测试平台。  论文分析了当前系统终端所需具备的功能以及性能指标,选择以ARM架构微处理器为硬件开发平台,以Linux系统和QT技术为软件开发平台,并以数字音频技术为信息传递载体来进行整个终端的设计。主要工作如下:  (1)分析了槽波探测系统的功能和结构,明确了终端在系统中的具体作用,即完成简单的音频信号的发送与接收功能。  (2)硬件方面,分析了S5PV210的嵌入式主板,重点分析音频驱动电路、I2S音频总线接口和WM8960音频芯片以及功率放大电路。对系统的发送、接收模块进行了详细的分析。  (3)在S5PV210开发板上成功移植了嵌入式Linux操作系统和QT4.7.1软件开发框架,linux操作系统移植具体包括u-boot移植、内核移植和跟文件系统的制作。在此平台上借助ALSA音频结构体系完成了音频芯片驱动和I2S接口驱动的程序设计,实现模数和数模转换的功能,结合设计的接收、发送模块来发出声音。QT平台上利用信号与槽机制来设计交互界面,开发一款可用于槽波探测系统的测试软件,实现音频信号的发送与接收功能。  (4)使用此终端在实验室模拟介质平台上进行了简单的数据收发试验。利用示波器对发射端发出的声音和接收端接收到的声音信号进行分析,通过对波形振幅等的分析对比,接收、发送装置的灵敏度效果相对理想。
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