基于SOPC的数据采集与处理系统设计*

黄 云，杨尊先

(福州大学电子科学与技术系， 福州350002)

煤炭是事关国民经济可持续发展的基础产业，随着国民经济的发展，各个行业对煤炭的需求量不断增加，如何保障煤炭生产的安全高效和可持续性发展就显得非常重要[1]。而地震勘探作为一种广泛应用的物理地球勘探手段，把它应用到矿井探测中，可以超前探测断层、陷落柱、采空区的形态、走向、影响范围及顶底煤厚、围岩松动圈等的内容，为煤矿生产过程中出现的地质异常提供及时准确的预测参数，以保障煤炭生产的安全高效[2]。因此开发出适用于矿井地震勘探仪器具有十分重要的意义。但是，地震勘探对数据采集与处理系统的性能要求很高，用传统的单片机或DSP来实现，很难满足系统的实时性、多通道同步性和仪器便携性等要求[3]。

SOPC技术将CPU、存储器、I/O接口等系统设计所必须的模块集成在一片FPGA上，是一种新的系统设计技术。这种设计方式，具有开发周期短、设计灵活、可裁减、可扩充、可升级、软硬件在系统可编程的功能，特别适用于复杂系统的设计[4]。

本文给出了一种基于SOPC的数据采集与处理系统的设计方案。系统用24位模数转换芯片实现多通道地震数据前端采集；利用FPGA的可并行及高速运算特点，用FPGA代替传统的DSP芯片，设计并行的数据信号同步处理，以提高系统的实时性和同步性。该系统成功地应用到矿井地震勘探中，得到良好的效果。

1 系统硬件实现

数据采集与处理系统主要是对数据的采集以及对得到数据的处理，本系统采用SOPC技术，以软核处理器NIOS II为控制核心， NIOSⅡCPU和各IP模块之间通过Avalon片上总线相连。……