基于TMS320C6201的鋼軌超聲波探傷系統

　　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協處理器,可用于數據的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,串口數據讀寫具有自動緩沖能力。在開發工具上,C6000獨有的匯編使得開發者可以采用線性匯編語言得到近似標準匯編的性能, 降低了開發難度。其JTAG端口支持為進行系統軟件調試提供了方便。TI公司提供集成開發環境 Code Compose Studio,為在有限的開發周期內完成復雜開發任務提供了一個強大的保障。 DSP處理器對采集后傳輸到緩沖區中的每幀數據進行處理。其中包括每通道的數據處理及幀數據處理,判別的結果及波形數據存儲在和前端顯示用單片機通訊的緩沖區中。利用軟件中斷進行和單片機的數據通訊。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過DSP處理后,可以判斷損傷的類型(上斜,下斜,橫孔等),在發現損傷后,DSP通過I0進行報警,同時處理后的數據傳入下位機系統。下位機采用PIC16F877單片機,通過 SPEI協議與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,具有收發獨立的幀信號和時鐘信號,當利用DMA為McBSP服務時, 串口數據讀寫具有自動緩沖能力。其支持SPI協議, SPI的4個接口信號是:串行數據輸入(D(R)/SDI, 主設備輸入,從設備輸出)、串行數據輸出(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與否界定主從設備的通訊。一旦檢測到主設備時鐘信號,數據開始傳輸。數據信號無效后,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。今傳輸的內容根據我們自己定義的協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。在軟件實現上,開辟了DSP與前端MCU的通訊緩沖區,DSP端設立了軟件中斷,調用McBSP進行數據傳輸,DSP端緩沖區中數據通過SPI傳輸到MCU緩沖區中。MCU端通過一個48 ms定周期中斷進行數據顯示,同時允許中斷嵌套。MCU在定周期中將緩沖區中傳輸的結果通過自己定義的協議進行解釋,并將要顯示的結果放在邏輯緩沖區中,在經過轉換成物理緩沖區,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,同時在數據采集的基礎上加上實時數據處理,增加智能模式識別功能,是新一代的數字化儀器發展方向。本文介紹的基于DSP的鋼軌聲波探傷儀系統是基于先進的信號處理器技術、數據采集技術和數據處理技術的有機結合。愿本文對大家在嵌入式系統研究方面有所啟發。

　　參考文獻

　　1　王敬東、王曉蕾、李永敏、徐貴華.新穎的便攜式數字化超聲波探傷儀.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數據手冊,2001(6)