超声波探伤仪的USB接口及文件系统设计与实现

论文摘要

无损检测技术作为一种检测设备疲劳缺陷的重要手段,在保障企业的安全生产方面起着越来越重要的作用。在众多的无损检测技术中,超声波检测技术占有极其重要的地位。超声波探伤仪的开发和设计直接影响到检测结果的准确性。现有的超声波探伤仪存在着稳定性差、受现场干扰影响大、与上位机通讯速度慢、数据存储能力差等缺陷。因此,开发一个新型的超声波探伤仪,对于提高检测人员的工作质量和效率,具有积极的意义。本文论述了一个新型超声波探伤仪DM5E的设计以及相关软件系统的开发。根据超声波探伤仪的原理,在分析了目前存在的问题之后,本文详细研究了DM5E中USB接口、Flash文件系统等关键技术。在USB接口方面,本文深入的探讨了USB通讯设备类的设计思想和相关的数据结构,并对USB接口的实现进行了详细的论述。在Flash文件系统方面,本文详细的分析了Flash存储器的特性以及文件系统的设计原理。其中着重研究了文件系统的数据管理和存储方式,数据块分配和垃圾回收算法,并给出了算法和文件系统的实现。经过测试,本文设计与实现的USB接口和Flash文件系统,有很好的性能,极大的弥补了传统超声波探伤仪的缺陷,提高了超声波探伤仪的性能。目前,这款新型超声波探伤仪DM5E已经通过了试生产阶段,准备投放市场。DM5E的设计与开发表明,以数字化的方式设计超声波探伤仪可以极大的克服传统探伤仪的诸多缺陷。可见数字技术在超声波探伤仪设计中具有广泛的应用前景。数字化技术的应用是超声波探伤仪未来发展的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景及问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目标及其主要的内容
• 1.4 本文的组织结构及其章节编排
• 第二章 超声波探伤仪及其相关技术
• 2.1 超声波的基本概念和探伤方法
• 2.2 USB 接口技术
• 2.2.1 USB 总线结构
• 2.2.2 数据流模型
• 2.3 Flash 文件系统
• 2.3.1 Flash 存储器
• 2.3.2 现有Flash 文件系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 DM5E及其设计方案
• 3.1 设计DM5E 的理由
• 3.2 DM5E 的设计方案
• 3.3 DM5E 硬件结构
• 3.3.1 USB 总线接口
• 3.3.2 NOR Flash 存储器模块
• 3.4 本章小结
• 第四章 USB接口的设计与实现
• 4.1 USB 通讯设备类
• 4.1.1 通信接口子类
• 4.1.2 数据接口子类
• 4.2 USB 通讯设备类的软件设计
• 4.2.1 中断服务层
• 4.2.2 协议层
• 4.2.3 主循环程序
• 4.3 本章小结
• 第五章FLASH文件系统的设计与实现
• 5.1 文件系统的总体结构
• 5.1.1 文件管理层
• 5.1.2 Flash 存储器管理层
• 5.1.3 数据块分配机制和垃圾清理机制
• 5.1.4 Flash 文件系统设计的特殊性
• 5.2 文件系统的实现
• 5.2.1 文件系统启动实现
• 5.2.2 文件管理功能实现
• 5.2.3 Flash 存储器管理功能实现
• 5.2.4 数据块分配机制的实现
• 5.2.5 垃圾清理机制的实现
• 5.3 本章小结
• 第六章DM5E的测试
• 6.1 测试方案
• 6.2 测试环境与内容
• 6.2.1 USB 接口的测试内容
• 6.2.2 Flash 文件系统的测试内容
• 6.3 测试结果分析
• 6.3.1 USB 接口测试结果
• 6.3.2 Flash 文件系统测试结果
• 6.4 本章小结
• 第七章总结与展望
• 7.1 本文工作回顾
• 7.2 成果及意义
• 7.3 存在的问题及进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的论文