基于S3C2410A设计的工程地震仪方案

3．2．3 预处理和A／D模块
传感器传播的模拟信号比较微弱，需要经过前置放大等预处理后方具备数据有效性。预处理主要是由前置放大电路构成，A／D模块主要由模拟开关和A／D转换芯片构成。模拟开关采用AD公司的AD7506，可实现12通道数据采集。A／D转换芯片采用CIRRUS公司的CS5381，是120dB、192kHz高性能立体声24位Σ 一△ A／D变换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A／D转换器。

3．2．4 接口和显示模块
包括常用的接口和显示器件。接口包括常用的串口等，用以进行数据的外部存储。显示模块主要包括构成操作的LCD和触摸屏等外围显示设备。

4 嵌入式系统软件设计
软件部分分为FPGA控制程序和ARM处理器两部分，FPGA用VHDL来设计，基于s3C2410A的软件设计主要任务有数据采集的驱动程序，操作系统的移植以及上层应用软件的设计。嵌入式操作系统应用WinCe．net，上层应用软件开发使用Em-bedded Visual C++，底层驱动和ARM处理器的调试则使用c语言。

系统开始工作后ARM处理器和FPGA协处理器中的FIFO开始初始化。经A／D转换后的数据存入对应的FIFO中。FIFO中的数据容量达到一定限度即产生巾断，ARM处理器中的主程序产生中断等待线程；一旦中断产生则进入中断服务程序，读取数据，之后进入ARM系统进行相应的处理，然后存储到存储设备。如图3所示。

4．1 嵌入式操作系统WindowsCE．net的裁减
使用集成开发环境Platform Builder根据提示完成操作系统镜像的定制、编译与调试工作，并可在此环境巾进行应用软件、驱动程序的开发。在ARM中植入Windows CE．net平台，首先根据目标设备的硬件配置及需要，对Windows CE．net进行基本定制，开发并安装驱动程序，增加必要的特性，生成镜像文件，通过JTAG将bootloader写入flash后，通过网卡将镜像文件下载到目标设备中，进行调试 同时要导出SDK，以备后面用EVC开发应用程序。

4．2 数据采集驱动程序
在数据采集中，主要对外部I／0口的访问，Wince的BSP都实现WRITE—PORT—UCHAR和READ— PORT— UCHAR函数。访问方式采用中断方式。WinCE把中断处理分为两部分中断服务例行程序ISR和中断服务线程，用户的中断处理主要在IST中完成 。。这里采用基于中断方式的非标准驱动，要实现两个步骤：编写中断服务线程IST和注册中断服务线程。中断信号由FIFO经FPGA不断产生，每发生一次中断，运行在核心态的中断服务例行程序就调用一次IST。

4．3 中断控制
系统如果对A／D转换数据采用实时读取的方式，则必然导致ARM处理器工作效率较低，所以在电路设计时采用中断方式。A／D模块输出数据以循环方式分别写入FIFO中。一旦FIFO中可使用数据容量减小到一定限度则产生中断，ARM处理器进入中断服务程序并读取FIFO中的数据。

4．4 上层应用软件
上层应用软件的开发包含以下模块：
数据采集系统：实施采集的控制和监测。
数据处理系统：简单处理采集到的数据，如数字滤波等。
图形显示系统：将采集到的数据以波形的形式显示在显示仪器L。
数据存储系统：构造数据存储系统，使数据以文件形式存入存储设备(FLASH闪存，USB外设，存储卡等)，硬件上还要求支持USB通用串行总线，支持设备的热插拔，传输速度快．结构简单。

5 结束语
本文所研制的微型工程地震仪系统综合利用了嵌入式系统设计技术，与传统地震勘探设备相比大大提高了设备的便携性和节能性。同时，该系统注重数据快速存储的研究，并在实际系统中加以应用。本系统在设计时充分考虑了电路的灵活性和通用性，可根据不同的功能要求编写相应的VHDL语言程序。系统所使用的Windows CE操作系统可以任意裁剪，这对于功能的转换很有帮助。本系统已研制完毕，现处于现场实验阶段。随着计算机技术和网络技术的发展，嵌入式微处理器的性能的提高，嵌入式系统将在工业控制领域得到更广泛的应用。