基于DSP的瞬变电磁仪发射机软件设计研究

2017-11-30齐明洋安洋邹治风吉林农业科技学院电气与信息工程学院

数码世界 2017年11期

齐明洋安洋邹治风吉林农业科技学院电气与信息工程学院

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随着科技的不断进步，人们对地下未知世界的求知欲望愈来愈大，进而人们对石油、天然气以及煤炭等地下资源需求量越来越大，瞬变电磁仪能够在此方面起到辅助作用，帮助人们完成对地下物质的勘探工作，在这其中瞬变电磁仪的发射机起到至关重要的作用，本文简述瞬变电磁仪发射机的软件架构，为学者们的进一步研究作为一个参考。

瞬变电磁仪发射机软件

瞬变电磁仪的发射机直接影响到瞬变电磁仪的勘探效果，本论文着力阐述DSP瞬变电磁仪发射机在软件框架设计过程需要注意的问题，其中TEM发射机软件部分包含了主程序。人机界面、GPS数据处理、信号采集、数据管理五大模块，下面将详细的介绍各个部分的设计及功能。

1 主程序设计研究

下图1为主程序设计流程图，DSP上电后开始执行程序，首先的是程序初始化，在设计的过程中需要注意程序初始化中需要将不用的外部始终关闭，进而降低功耗，再者就是对GPIO口、ePWM模块、SPI以及SCI等模块进行初始化功能，初始化功能完成后进入主菜单程序，其中主菜单中共包含了4个子程序，有GPS定位、参数配置、发射采集、数据管理四个部分，各个子模块完成后可以依据自身的条件判断是否进行循环后返回主菜单。

图1 主程序流程图

2 人机界面程序设计研究

人机界面是用户与仪器沟通得桥梁，本人机界面按键扫描共涉及到了8个GPIO口，即4个行与4个列得IO口，本人机界面较为简洁，因此只需要将4个行设置为输入，4个列设为输出即可，对按键进行实时扫描即可，当有按键按下时即可跳转到按键目标当下得子菜单并且完成了此次程序循环。

3 GPS定位功能软件设计研究

GPS在野外勘探得过程中可以获得仪器得精度与纬度以及一些授时信息，这给野外勘探准确得获得要勘探区域的位置带来了极大得方便，与其同时，TEM搭配GPS功能后，还能够通过人机界面看到目前能够接收到得卫星数量信息。本设计得GPS模块NEO-6M-0-001采用得是SCI数据格式接收数据，DSP接收到GPS模块的信息之后通过解码程序来获得GPS内部得信息。

GPS与DSP进行通信时所采用得频率得为38400Hz，数据格式为NMEA-0183，其中包含了 GPZDA、GPGGA、GPGLL、GPVTG、GPGSA、GPGSV、GPRMC七条指令，在这七条指令中GPGGA与GPRMC为瞬变电磁仪经常用到得指令，解析这两条指令即可获得GPS得一些基本信息，例如，时间、日期、经纬度，在进行通信时数据得传输以字符得形式进行传输，以‘$’开始，以‘⋆’结束。

GPS定位功能包含了数据得接收与显示，其中数据得通讯是通过SCI中断来实现得，本发射机得软件设计所设置得数据接收量为348，在对数据进行处理之后（包含去除无用得数据以及不合格得数据后），设置得数据接收量能够满足本设计得要求，能够在LCD上显示出GPS的基本信息。

4 参数配置子程序设计研究

瞬变电磁仪在使用得过程中，参数配置至关重要，参数得设置直接关系到采集数据得准确性，其中参数配置子程序主要包含了发射线圈电流得大小、发射线圈得长、宽以及采样周期等。此程序设计过程中主要涉及到了按键的输入与LCD的显示功能，在编写此部分程序的时候需要区分整型与字符型，汉字与字符型之间的区别与转换。

5 发射采集子程序设计研究

本TEM发射机所采用得是ePWM1(GPO0/GPO1)作为两路发射信号、GPIO2为同步信号、还有SPI模块。其中使用SPI模块的目的在于对发射信号进行全波型采集，其中采样率为1us。系统将采样所得到的数据存储在外拓的RAM中，其中周期为4万个数据，如果RAM的空间为256K那么此时刻得RAM最多可以存放6个周期的数据，最终DSP收到采集得信号后对数据进行处理分析得出发射线圈的电流、电压以及关断时间，最终通过人机界面在LCD上显示出来。