基于TMS320C6747阵列的超声无损检测的实时处理平台

论文摘要

超声检测作为应用最为广泛的无损检测方法之一在我国的工业现代化进程中起着越来越重要的作用,随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声检测正在朝着数字化、自动化、智能化和图像化方向发展。超声波衍射时差检测法是基于接收回波信号之间的时间差进行缺陷高度和位置的测量,而非传统的超声检测采用回波信号强度进行测量,因而在缺陷的定性定量方面更加的准确可靠。但TOFD必须结合B扫描才能对缺陷进行精确的定位,本论文采用的是基于TOFD和双椭圆定位技术相结合的定位测量方法TOFD-LWE （Time of Flight Diffraction and Locating with Ellipse）,实现了无需B扫描就可以获得缺陷二、三维几何特征参数。本论文首先在理论上对TOFD和TOFD-LWE技术做了阐述,指出TOFD-LWE技术的优势和TOFD-LWE检测系统的构成。重点介绍了检测系统中的实时信号处理平台,本处理平台采用两片TI公司的TMS320C6747作为核心处理器构成的并行信号处理机,对其硬件结构的设计做了详细的介绍,包括与ARM和FPGA之间的接口电路设计。其中该处理平台的拓扑结构是本设计中的重点和难点,可以根据不同的管材进行不同的信号处理算法而灵活的改变数据流的分配,增强了超声检测系统的灵活性和精确性。此外该处理平台还可以作为通用信号处理平台应用于其它的场合,具有良好的扩展性,增加了本系统的实用性。论文最后介绍了该实时处理平台的软件设计,包括EDMA方式的数据传输,McASP数据接收以及HPI引导程序设计。处理平台采用由主机ARM通过HPI接口对核心处理器进行引导,避免了外扩存储器,节约了成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的选题背景及意义
• 1.2 超声无损检测技术的现状和发展
• 1.3 超声无损检测中的先进技术
• 1.3.1 超声波相控阵技术
• 1.3.2 衍射时差TOFD法
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 无损检测实时处理平台的方案设计
• 2.1 TOFD-LWE原理
• 2.2 TOFD-LWE检测系统的构成
• 2.3 并行性的基本概念
• 2.4 提高并行性的技术途径
• 2.5 并行处理系统的Flynn分类
• 2.6 无损检测实时处理平台的拓扑结构方案设计
• 2.7 无损检测实时处理平台的处理器间接口电路方案设计
• 2.7.1 ARM与DSP通信方案的选择
• 2.7.2 DSP之间通信方案的选择
• 2.8 DSP存储器扩展可行性分析
• 2.9 本章小结
• 第3章 无损检测实时处理平台的硬件设计
• 3.1 核心器件TMS320C6747简介
• 3.2 电源电路的设计
• 3.2.1 模拟电源的设计
• 3.2.2 数字电源的设计
• 3.3 时钟电路的设计
• 3.4 两片DSP的联合调试
• 3.5 无损检测实时处理平台中的硬件接口电路
• 3.5.1 FPGA接口电路
• 3.5.2 ARM接口电路
• 3.6 PCB设计
• 3.6.1 PCB的叠层配置
• 3.6.2 PCB元器件的选择
• 3.6.3 PCB内层分割
• 3.6.4 PCB设计中过孔的使用
• 3.6.5 PCB设计中的一些原则
• 3.7 无损检测实时处理平台的PCB实现
• 3.8 无损检测实时处理平台的低功耗设计
• 3.9 本章小结
• 第4章 无损检测实时处理平台的软件设计与调试
• 4.1 CCS简介
• 4.2 McASP数据通道控制
• 4.2.1 McASP数据传输模式选择
• 4.2.2 McASP数据传输流程
• 4.2.3 McASP数据接收程序设计
• 4.3 EDMA的数据传输
• 4.3.1 TMS320C6747 EDMA简介
• 4.3.2 EDMA的启动方式
• 4.3.3 系统功耗的软件优化
• 4.4 软件引导模式的设计
• 4.4.1 AIS（Application Image Script）文件
• 4.4.2 引导模式的分类
• 4.4.3 引导模式的选择
• 4.4.4 HPI引导模式
• 4.4.5 HPI通信接口调试
• 4.4.6 HPI引导程序设计
• 4.5 DSP之间的数据传输
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A