基于TMS320C6201的鋼軌超聲波探傷系統(tǒng)

　　同時C6201內部集成有多種外圍設備(peripherals),便于控制及和片外的存儲器、串行設備等進行通訊。其4通道的自加載的DMA協(xié)處理器,可用于數(shù)據(jù)的DMA傳輸。多通道緩沖串口(McBSP)支持多種方式的傳輸接口,但利用DMA為其服務時,串口數(shù)據(jù)讀寫具有自動緩沖能力。在開發(fā)工具上,C6000獨有的匯編使得開發(fā)者可以采用線性匯編語言得到近似標準匯編的性能, 降低了開發(fā)難度。其JTAG端口支持為進行系統(tǒng)軟件調試提供了方便。TI公司提供集成開發(fā)環(huán)境 Code Compose Studio,為在有限的開發(fā)周期內完成復雜開發(fā)任務提供了一個強大的保障。 DSP處理器對采集后傳輸?shù)骄彌_區(qū)中的每幀數(shù)據(jù)進行處理。其中包括每通道的數(shù)據(jù)處理及幀數(shù)據(jù)處理,判別的結果及波形數(shù)據(jù)存儲在和前端顯示用單片機通訊的緩沖區(qū)中。利用軟件中斷進行和單片機的數(shù)據(jù)通訊。當判別有損傷時,通過外部揚聲器進行報警,同時在通訊幀中進行標識。

　　3.3　前端顯示MCU設計

　　各個通道的超聲波信號經(jīng)過DSP處理后,可以判斷損傷的類型(上斜,下斜,橫孔等),在發(fā)現(xiàn)損傷后,DSP通過I0進行報警,同時處理后的數(shù)據(jù)傳入下位機系統(tǒng)。下位機采用PIC16F877單片機,通過 SPEI協(xié)議與DSP的McBSP (Multi - channel Buffered Serial Port)進行通訊。McBSP是TI公司 C6000系列的多通道緩沖串口,具有收發(fā)獨立的幀信號和時鐘信號,當利用DMA為McBSP服務時, 串口數(shù)據(jù)讀寫具有自動緩沖能力。其支持SPI協(xié)議, SPI的4個接口信號是:串行數(shù)據(jù)輸入(D(R)/SDI, 主設備輸入,從設備輸出)、串行數(shù)據(jù)輸出(D(S)/ SDO,主設備輸出,從設備輸入)移位時鐘(SCK),從設備使能(SS)。

　　SPI接口的最大特點是由主設備信號的出現(xiàn)與否界定主從設備的通訊。一旦檢測到主設備時鐘信號,數(shù)據(jù)開始傳輸。數(shù)據(jù)信號無效后,傳輸結束。在這期間,要求從設備必須被使能(SS信號保持有效)。我們將McBSP作為主控端(Master),PIC16F877作為從屬端(Slave),連結圖如圖5所示。今傳輸?shù)膬热莞鶕?jù)我們自己定義的協(xié)議由單片機通過液晶顯示和損傷部分信號存入NVRAM中。液晶控制模塊選用SED1330,由單片機進行控制顯示。在軟件實現(xiàn)上,開辟了DSP與前端MCU的通訊緩沖區(qū),DSP端設立了軟件中斷,調用McBSP進行數(shù)據(jù)傳輸,DSP端緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)通過SPI傳輸?shù)組CU緩沖區(qū)中。MCU端通過一個48 ms定周期中斷進行數(shù)據(jù)顯示,同時允許中斷嵌套。MCU在定周期中將緩沖區(qū)中傳輸?shù)慕Y果通過自己定義的協(xié)議進行解釋,并將要顯示的結果放在邏輯緩沖區(qū)中,在經(jīng)過轉換成物理緩沖區(qū),最后進行顯示。

　　4　結論

　　利用更高性能的處理器作為儀器儀表的核心,同時在數(shù)據(jù)采集的基礎上加上實時數(shù)據(jù)處理,增加智能模式識別功能,是新一代的數(shù)字化儀器發(fā)展方向。本文介紹的基于DSP的鋼軌聲波探傷儀系統(tǒng)是基于先進的信號處理器技術、數(shù)據(jù)采集技術和數(shù)據(jù)處理技術的有機結合。愿本文對大家在嵌入式系統(tǒng)研究方面有所啟發(fā)。

　　參考文獻

　　1　王敬東、王曉蕾、李永敏、徐貴華.新穎的便攜式數(shù)字化超聲波探傷儀.自動化儀器儀表測控技術,1999,(2)

　　2　TMS320C6201, TMS320C6201B DIGITALSIGNAL PROCESSORS Texas Instuments Incor-porated,1999

　　3　黃開長等譯.PIC16F87S數(shù)據(jù)手冊,2001(6)