八通道探傷系統(tǒng)硬件平臺(tái)方案搭建

探傷系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)，并且需要能夠支持嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的運(yùn)行。系統(tǒng)在硬件上需要支持 USB、串口、網(wǎng)口等多種外設(shè)，軟件上需要提供各種復(fù)雜的功能，還要同時(shí)處理八通道探傷數(shù)據(jù)，這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算能力和邏輯控制能力都有很高的要求。目前應(yīng)用廣泛的 ARM 處理器作為本系統(tǒng)的微處理器。

s3c2410x 是一款基于 ARM920T 內(nèi)核的 16/32 位 RISC 嵌入式微處理器。該處理器具有工作頻率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、片內(nèi)外圍電路豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，最主要的是，它支持嵌入式 Linux操作系統(tǒng)，完全符合本方案的設(shè)計(jì)要求。

探傷系統(tǒng)的模擬前端采用了 40M,10bit 的高速 A/D 采樣，并且八路通道可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如果 ARM 直接對(duì)這么高的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析和處理，就現(xiàn)有技術(shù)而言這種實(shí)現(xiàn)方式有較大難度。而且，一般用戶感興趣的只是集中在有限時(shí)間段內(nèi)的回波信號(hào)峰值和寬度。另外，探傷系統(tǒng)需要同時(shí)對(duì)八路通道的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)聲光報(bào)警。如果八通道實(shí)時(shí)報(bào)警功能完全交由軟件實(shí)現(xiàn)，將會(huì)給處理器造成很大的負(fù)擔(dān)。基于以上考慮，本方案決定采用一塊 FPGA 芯片，對(duì)高速 A/D 采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行一些預(yù)處理算法。包括八通道高速數(shù)據(jù)流的壓縮，八通道缺陷檢測(cè)硬件報(bào)警模塊，報(bào)警數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸?shù)?。?bào)警功能的復(fù)雜運(yùn)算由硬件來實(shí)現(xiàn)，可以明顯提高檢測(cè)效率。此外，F(xiàn)PGA 還負(fù)責(zé)檢波方式的實(shí)現(xiàn)，以及為眾多外圍設(shè)備提供外部設(shè)備地址譯碼和邏輯控制。

探傷系統(tǒng)的數(shù)字部分的硬件平臺(tái)方案為 ARM+FPGA，其中 ARM 芯片為 s3c2410x 處理器，負(fù)責(zé)外設(shè)的統(tǒng)一管理和探傷數(shù)據(jù)的后期處理。FPGA 系統(tǒng)負(fù)責(zé)八通道高速采樣數(shù)據(jù)的預(yù)處理以及一些邏輯控制等功能。