基于TMS320C6201的鋼軌超聲波探傷系統(tǒng)

　　系統(tǒng)共有五個(gè)超聲波換能器,五個(gè)通道的超聲波信號(hào)經(jīng)前端電路的分時(shí)復(fù)用進(jìn)入信號(hào)處理部分。在沒有損傷的情況下,理想波形如圖3所示。

　　五個(gè)通道的復(fù)用頻率為400 Hz,每個(gè)采樣幀實(shí)際時(shí)間為1/400 s=2.5 ms,每個(gè)通道的采樣時(shí)間 0.5 ms。實(shí)際有效數(shù)據(jù)采樣時(shí)間為0.125 ms,采樣頻率為5 MHz,每通道的采樣數(shù)據(jù)2.5K,實(shí)際有效采樣數(shù)據(jù)幀為0.625K。通過向AD控制寄存器0× 3004000寫入命令控制字0×13來啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。采樣數(shù)據(jù)由FPGA存儲(chǔ)到IDT7042中,其低12位為采樣值。當(dāng)采集的數(shù)據(jù)達(dá)到2K時(shí),通過FPGA觸發(fā)DSP的INT7中斷,DSP進(jìn)入中斷處理程序,啟動(dòng)DMA,將數(shù)據(jù)利用DMA傳輸?shù)酵獠繑U(kuò)展存儲(chǔ)器中。同時(shí),采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫p口RAM的另一個(gè)塊中。由上面的分析可知,由于采樣數(shù)據(jù)為2K時(shí)產(chǎn)生一次中斷,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中并非全部為有效超聲波信號(hào),其中無效信號(hào)的傳輸會(huì)無故消耗系統(tǒng)的資源,增加信號(hào)處理的復(fù)雜度。所以對(duì)有效信號(hào)起點(diǎn)的判斷非常重要。采用軟件方法正確傳輸有效超聲波回波信息,流程圖見圖4。

　　系統(tǒng)剛進(jìn)入時(shí),全部傳輸雙口RAM中的2K 信號(hào)數(shù)據(jù),通過對(duì)信號(hào)的分析,得出有效信號(hào)的起點(diǎn),下次就可以對(duì)有效信號(hào)進(jìn)行傳輸。這個(gè)過程,采集一定的數(shù)據(jù)幀數(shù)后重新進(jìn)行一次有效起點(diǎn)判斷, 實(shí)踐證明這樣可以抑止不斷地誤差積累。完全一幀信號(hào)采集傳輸完,就進(jìn)入信號(hào)處理部分。

　　3.2　DSP

　　系統(tǒng)選用的是美國(guó)TI(Texas Instrument,德州儀器)公司的TMS320C62014DSP芯片。 TMS320C6201是TI公司于1997年開發(fā)的一種新型定點(diǎn)DSP芯片。其片內(nèi)有8個(gè)并行的數(shù)據(jù)處理單元分為相同的2組。其采用甚長(zhǎng)指令集結(jié)構(gòu)VLIW (Very Long Instruction Word),將每個(gè)指令包分配到8個(gè)單元并行處理,具有強(qiáng)大的處理能力。同時(shí), C6201的存儲(chǔ)器尋址空間為32位,除芯片內(nèi)部集成的128Kbyte的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,還可由外部存儲(chǔ)接口EMIF(External Memory Inter- face)與高速大容量的同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(SDRAM)、同步靜態(tài)突發(fā)存儲(chǔ)器(SBSRAM)進(jìn)行相連,還可以方便與用于程序存儲(chǔ)的靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)、只讀存儲(chǔ)器(EPROM,FLASH)相連。