随着我国油气资源消耗的持续增长和对外依存度不断升高,能源安全形势变得不容乐观,因此加大对油气资源的勘探开发力度变得十分必要。目前由采集站、电源站、交叉站和数据中心组成的大型地震勘探系统在油气资源探测中使用广泛,并且效果显著。本课题研究的交叉站作为数据中心和电源站的连接枢纽,负责命令和数据的转发,是大型地震勘探系统中的重要组成部分。本文参考了国外地震勘探系统中交叉站设计,研究了系统的拓扑结构、高速数据传输、通信协议以及实现对电源站管理的关键技术,给出了以FPGA作为主控芯片的交叉站样机设计方案,完成了样机的硬件和通信系统设计。在实验室的环境下对样机进行了测试和分析,验证了设计方案可行性。主要工作如下:1、对交叉站的设计背景和研究意义进行了阐述。分析了国内外地震勘探系统和交叉站的研究现状,根据交叉站的设计要求给出了样机总体设计方案。2、完成了交叉站的硬件电路设计。根据交叉站实现的功能进行模块划分,使用Altium Designer完成模块的原理图和总体PCB版图设计。3、完成了交叉站的通信系统设计。参考令牌环协议设计思想,给出了一种自定义的环形通信协议,满足了系统同步传输的要求。在Vivado开发环境下使用Verilog HDL语言完成系统的整体逻辑设计。4、完成了交叉站测试与分析。对交叉站单站点进行硬件电路和数据传输测试,并在实验室环境下搭建了交叉站、电源站和采集站联合测试系统,对交叉站的功能指令实现进行测试。测试结果表明,设计的交叉站样机达到了课题设计目标。百兆通信部分可以实现速率为200Mbps的数据传输;千兆通信部分可以实现速率为1.25Gbps的数据传输,在软件测试下误码率较低;联合测试时交叉站可以实现对电源站的有效管理。