地球物理采集節(jié)點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著地球物理勘探技術(shù)的不斷發(fā)展，探測(cè)設(shè)備的器件正向著更高精度的ADC、處理能力更強(qiáng)的CPU、以及更加先進(jìn)的傳感器的方向升級(jí)換代，以采集到更高保真、更豐富、更清晰的地震數(shù)據(jù)。然而當(dāng)前采集設(shè)備體積龐大，在探測(cè)大范圍地理區(qū)域時(shí)，傳輸電纜長(zhǎng)度受到距離的限制、不能實(shí)時(shí)處理和保存數(shù)據(jù)、時(shí)鐘同步難度大。本文提出一種分布式探測(cè)方案，利用GPS的精準(zhǔn)授時(shí)信號(hào)同步各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的時(shí)鐘，構(gòu)成一個(gè)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。把GPS、ARM、FPGA、ADC集成到一個(gè)板子上，組成一

2、個(gè)獨(dú)立的探測(cè)節(jié)點(diǎn)，縮小了設(shè)備體積以便攜帶。節(jié)點(diǎn)設(shè)備使用內(nèi)部電源供電以脫離電纜長(zhǎng)度的限制，同時(shí)使用強(qiáng)大的CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。
　　本論文共分為六個(gè)部分:
　　第一章簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)前地球物理采集設(shè)備現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)，接著研究了GPS精準(zhǔn)授時(shí)在地球物理探測(cè)中的應(yīng)用及相關(guān)的技術(shù)。
　　第二章主要介紹了地球物理節(jié)點(diǎn)設(shè)備的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，包括硬件電路的數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計(jì)、硬件電路的PCB元件布置方案，F(xiàn)PGA部

3、分采集數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)封包邏輯總體設(shè)計(jì)，ARM部分采集數(shù)據(jù)解析與同步時(shí)鐘對(duì)齊分析程序總體設(shè)計(jì)。
　　第三章詳細(xì)介紹了地球物理節(jié)點(diǎn)設(shè)備硬件電路的設(shè)計(jì)，包括電源部分的供電電源設(shè)計(jì)與器件選型，數(shù)據(jù)采集處理的詳細(xì)電路設(shè)計(jì)與相關(guān)器件介紹，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)與相關(guān)器件介紹，接著介紹了本論文設(shè)計(jì)采用的ADC采集芯片，最后介紹了模擬信號(hào)源的相關(guān)設(shè)計(jì)。
　　第四章首先從FPGA的硬件描述語(yǔ)言(verilog)進(jìn)行介紹同時(shí)講述了FPGA的仿

4、真工具與開(kāi)發(fā)環(huán)境，接著介紹了ADC控制器的邏輯設(shè)計(jì)，GPS數(shù)據(jù)采集的邏輯設(shè)計(jì)與GPS的授時(shí)信號(hào)及數(shù)據(jù)匯總模塊的邏輯設(shè)計(jì)，最后介紹了雙RAM乒乓操作的邏輯設(shè)計(jì)。
　　第五章介紹了linux嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)背景以及針對(duì)本論文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)編譯Uboot、內(nèi)核kernel與linux文件系統(tǒng)，隨后介紹了根據(jù)FPGA與ARM進(jìn)行通訊所必要的數(shù)據(jù)采集接口設(shè)計(jì)，以及采集到的原始數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)基于GPS授時(shí)信號(hào)的合并處理，最后介紹系