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超声波检测高速数据采集和传输技术的研究

时间:01-04 来源:互联网 点击:

FPGA来实现的。其上除了完成与PCI总线接口所必须的PCI总线配置寄存器之外,还具有一些用户可编程的控制寄存器。用户通过对这些控制寄存器编程,就可使PCI总线接口芯片自动向系统申请占用总线,从FIFO中读出数据并传送到系统内存中指定的数据接收区中。
芯片内部由两个模块组成:PCI接口模块和FIFO接口模块。PCI接口模块负责与PCI总线端相接的逻辑。FIFO接口模块负责与FIFO端相接的逻辑。
5.3.2 PCI接口模块
PCI接口模块除了实现PCI总线配置寄存器以外,还起到FIFO接口模块与PCI总线之间的转接作用。一方面,来自PCI总线上的对FIFO接口模块中控制寄存器的读写要经PCI接口模块才能转换为可以被FIFO接口模块接收的读写信号;另一方面,FIFO接口模块从FIFO中读取的数据需要经过PCI接口模块才能转换为PCI总线上的相应信号被系统接收。。
5.3.3 FIFO接口模块
FIFO接口模块的功能是控制从FIFO读出数据,然后通过PCI接口模块向总线发出申请,得到许可后开始向系统内存指定的数据接收区传送数据。FIFO接口模块中还实现了可编程的控制寄存器,可使软件对数据传送进行控制。
5.4 软件接口
本接口卡的软件接口包括两个部分:与PCI系统相关的软件接口及与用户应用相关的软件接口。与PCI系统相关的软件接口是PCI总线配置寄存器,包括本接口卡的生产厂商所指定的设备标志号、修订版本号以及PCI SIG所分配的厂商标志号寄存器,还有状态寄存器、命令寄存器以及基地址寄存器等等。与用户应用相关的软件接口是与本接口卡实现的特定功能相关的寄存器,包括两组与数据传送有关的起始地址寄存器和结束地址寄存器,还有命令寄存器和状态寄存器。
对与用户应用相关的寄存器的操作都应以32位的方式进行。若以8位或16位的方式操作,将产生不可预知的结果。
在内存以字节(8位)为单位进行寻址的情况下,在进行16位或32位的操作时认为字节排列顺序如下:高位字节在地址较大的字节上,低位字节在地址较小的字节上,
在各个寄存器中,有些寄存器是只读的,有些寄存器是可读可写的,还有一些寄存器是可读可清除的。以上这些属性在以后对每个寄存器的说明中将分别以只读、读/写、读/清的字样标出。
对于只读和可读可写属性应该是见词明义,这里就不多作说明。对于可读可清除属性,在这里有必要说明一下。对可读可清除的寄存器作读操作时,与一般的读操作无异。在写操作时,那些写入1的位会被清0,那些写入0的位则不受影响。具体来说,当某个具有可读可清除属性的字节内容为01010101时,若对该字节读,则读出的内容为01010101。若对该字节写入00001111时,该字节的低4位被清0,内容改变为01010000。
6. 结论
1.从调试结果和研制结果来看,超声波信号采集、分析和成像处理系统的整体设计方案是正确的,整套系统可以满足频率范围从1MHZ到40MHZ超声波检测采集和分析的需要,同时可以调整采样速率,适应不同检测频率的记录要求。
2.该课题采用全数字式超声波信号显示和处理方式,可以为超声波检测的分析提供必要的数据,对检测结果更为准确和直观。可以更为精确地对缺陷进行定位和定量。同时,为超声波检测设备的开发提供了良好的开发手段。对提高我国的超声波检测设备的开发水平具有积极意义。
3.该课题中采用的PCI实时技术解决了高速大容量现场检测数据的存储和传输,为其他有关项目的开发提供了方案。
4.课题中应用的关键硬件FPGA和PLD器件可以较强地适用于科研开发和调试,同时具有一定的保密性,对知识产权的保护提供了方案。并且,可以大大缩小硬件的体积。
5.课题中采用的谱估计方法进行信号处理,可以从噪声中提取回波信息,可以降低硬件的开发难度。
整个系统的开发成功对于提高我国无损检测技术水平,跟上世界先进的现代工业检测技术步伐,使我国超声波检测水平上一个台阶具有重要的意义。

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