基于ARM和FPGA的嵌入式超声探伤系统

摘要：进行数字信号处理，利用TCP/IP协议实现C/S模式下的数据传输，实现了超声探伤的跨平台远程监控。嵌入式探伤仪通过多线程技术进行多任务处理，集超声探伤、数据存储、网络通信于一体。
关键词：ARM；FPGA；嵌入式；超声探伤

1 引言

超声技术是无损检测的一种重要方法，很多数字探伤仪以单片机（MCU）为核心，单片机固有的性能瓶颈制约了仪器的性能指标和功能扩展，存在存储体积太小、实时性低等缺点。

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件和软件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。基于ARM的处理器具有良好的性能并在嵌入式系统中得到了广泛的应用[1-2]。在超高速数据采集方面, FPGA (Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列) 有着单片机和DSP 所无法比拟的优势。FPGA 时钟频率高, 内部时延小,全部控制逻辑由硬件资源完成, 速度快, 效率高,提供了强大的信号处理能力，用于超声信号高速滤波和压缩。基于ARM和FPGA的嵌入式数字超声探伤系统实现高速采集超声检测信号，拥有存储大量回波图像和数据的能力，而且实现了远程监控。

2 系统硬件结构

系统的硬件结构图如图1所示，由ARM中央处理器、FPGA、超声模拟前端和一些外设接口组成。本系统采用S3C2410A是一个由三星公司生产的32位的ARM920T核的微处理器，它是专门为手提设备设计，采用哈佛总线结构，具有MMU、AMBA总线。S3C2410A提供了一套完备的外围接口，有利于系统的扩展[3]。FPGA用于对超声回波信号进行处理。尽管此系统自带的存储空间是有限的（共128MB），但是我们可以通过USB接口将超声图像和数据转存到U盘。RS232用于嵌入式系统调试阶段并可以查看调试信息。DM9000是完全综合的、成本较低的单一快速以太网控制器芯片，具有通用的处理器接口，10/100M自适应，以及4K双字节静态存取存储器。通过DM9000，探伤数据可以传输到远程的计算机上。Linux操作系统存储在Flash上，探伤数据和图像暂存在DOC（Disk On Chip）。液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）已经成为现代仪表用户界面的主要电感器电路发展方向，它不仅省电，而且能显示大量的信息，如各种文字、曲线等等，本项目采用320 240的256色的真彩色液晶显示器。

图1%20硬件结构图

当系统开始运行时，探伤工人首先设置仪器参数，然后ARM向FPGA的相应寄存器下载参数，FPGA产生一个窄的脉冲来触发超声探头发射超声。FPGA控制ADC（Analog-Digital%20Converter）以60MHz的速度采集回波信号，超声信号经过FPGA滤波后，再被压缩成LCD屏幕的宽度，超声回波图像和检测结果在LCD屏幕上显示。DAC（Distance%20Amplitude%20Compensation）曲线和报警闸门也用于辅助探伤。图2（a）是我们设计的超声探伤仪样品，图2（b）内部结构图。

图2%20超声探伤仪

3%20信号处理

%20%20FPGA主要对信号进行滤波和压缩。前端回来的回波信号含有很多干扰噪声，因此必须先经过滤波处理。采用FIR滤波器来消除噪声，由公式（1）定义，x(n)%20是输入的原始信号，y(n)是处理完的信号。FIR滤波器的优点是：系统总是稳定的，所有频率的输入信号产生同样的偏移，从而消除了相位扭曲。

(1)

%20%20数据压缩是从每帧数据中提取屏幕宽度（为320）的数据用来表示这帧数据。提取算法必须确保每帧中最大的和最小的数据不能被漏掉，因此我们首先将数据分成320段，然后分别在每段中寻找最大最小值作为该段代表值。

4%20软件设计

%20%20由于Linux系统具有源码开放、内核可定制裁减、实时性能好等特点，在嵌入式工业控制领域得到了广泛的应用。本设计采用最新的Linux内核（Linux2.6.16），使得系统在响应速度，驱动功能等诸多方面都远远优于传统的2.4%20内核。www.51kaifa.com

混合信号电路板的设计准则模拟电路的工作依赖连续变化的电流和电压。数字电路的工作依赖在接收端根据预先定义的电压电平或门限对高电平或低电平的检测，它相当于判断逻辑状态的 真 或 假 。在数字电路的高电平和低电平之间，存在 灰色

明纬的ELG-150W 可调型的DC或PWM型36BPFC部分没有HLC-150的1608部分直接省去 控制部分查不了 写着6C16D02 MW02A 有同志知道这是那款芯片吗？我也想知道 拆了个75W的 看不出芯片那就上图看下啊，

基于ADS的S波段平衡式宽带低噪声放大器设计摘要：针对宽带雷达接收前端的应用，基于ADS软件设计了一种S段平衡式宽带低噪声放大器。在软件仿真中使用晶体管的Spice模型，在确定直流工作点后进行输入端的最小噪声阻抗匹配和输出端的最大增益阻抗匹配，

 1/3    1 2 3 下一页 尾页