文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于ARM的海底管道超声在线数采系统的设计和实现
姓名:杨跃忠
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:阙沛文
20060101
上海交通大学硕士学位论文摘要
基于 ARM 的海底管道超声在线数采系统的设计和实现
摘要
本课题来源于海洋资源开发技术主题下资源与环境技术领域中的一
项国家海洋 863 重大专题项目,“海底管道内爬行器及其检测技术”,开
发研制一套用于海底输油管道内壁的缺陷检测装置。本论文研究的主要
内容是基于 ARM 的海底管道超声在线数采系统的设计和实现。数采系
统的功能是在超声在线检测过程中,完成对缺陷超声回波信号的采集和
存储。
本论文在简要介绍超声检测原理的基础上,根据项目工程样机的性
能指标,对本项目的技术参数进行了分析和计算。对于工程样机超声在
线检测装置中的数采系统,使用 ARM+FPGA+ IDE 接口硬盘存储数据的
创新方式进行了详细的设计和调试,实现了对缺陷超声回波信号的数据
采集和存储。超声信号具有高频、高速的特点,并且数据量很大。
数据采集和存储系统的实现主要包括硬件设计和软件编程。具体可
以分为:
硬件设计:包括确定数采系统方案、为各部分芯片定型、设计原理
图和 PCB 图、焊接芯片、调试硬件电路。硬件电路包括电源模块、A/D
模块、FPGA 模块、ARM 模块,其中 ARM 模块又包含 NORFLASH 模
块、NANDFLASH 模块、SDRAM 模块、IDE 模块等。
软件编程:FPGA 模块和 ARM 模块。
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上海交通大学硕士学位论文摘要
FPGA 软件模块包括内嵌式 FIFO 模块和外围芯片逻辑控制模块。
FIFO 模块实现 A/D 的 8 位数据输入经过缓存 16 位数据输出,主要特点
是:1、采用软件编程的方式。2、FIFO 的数据线是 8 位输入,16 位输
出。设计时 A/D 选的是 8 位的字长,而 ARM 和 IDE 接口都支持 16 位
数据输出,这样,设计的 FIFO 可以提高数采系统的工作效率。3、使用
两片 FIFO 来支持 IDE 硬盘 PIO 传输模式下的块传输方式。
外围逻辑控制电路模块:实现对外围芯片电路的控制,配合 ARM
向 IDE 接口硬盘进行数据的存储。FPGA 的程序代码是在 Quartus II
平台上采用 Verilog HDL 语言编写。
ARM 软件模块:主要包括编写 BootLoader 启动代码、移植 UC/OS
II 操作系统和实现向 IDE 硬盘传输数据进行存储。ARM 的程序代码是
在平台上采用 C 语言和汇编语言结合的方式编写。
本文最后通过软件和硬件相结合进行调试,结果表明数采系统可
以实现超声信号的数据采集和存储,达到了设计的要求。
关键词: 超声检测,数据采集、ARM、IDE 接口、FIFO 缓存
本论文受国家“十五”863 项目(No. 2001 AA602021)资助
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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
DESIGN AND FULFILL OF PIPELINE ULTRASONIC DATA-
ACQUISITION AND STORAGE SYSTEM IN-LINE INSPECTION
BASED ON ARM
ABSTRACT
This research is one of the most important parts of the national 863 key
project –“Robot and Detection technology in seabed oil pipeline”. The main
task of this research is to develop a pipeline ultrasonic data-acquisition and
storage system based on ARM. During the ultrasonic in-line inspection, the
system can fulfill the data-acquisition and storage for the pipeline flaw
signals.
This dissertation introduces the ultrasonic detection principle briefly and
analyzes the system technology parameters, then d