一種多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統的製作方法
2023-12-07 08:08:56
專利名稱：一種多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無損檢測特別是超聲波探傷領域，或其他高速並行數據處理技術領域。
背景技術：
在無損檢測領域，超聲波探傷是其中一個重要的應用方向。超聲波探傷分為模擬和數字兩種系統，目前國內超聲波探傷系統模擬居多，從使用方便角度，數字探傷系統正逐漸成為主流。數字探傷系統分為手動和在線探傷兩種，而數字在線探傷系統都注重探傷方法和裝置，未注意到當遇到通道數很多且要求並行工作時，多路並行探傷數據與上位機通信阻塞的問題。
發明內容本實用新型的目的針對上述技術問題，基於存儲器緩衝思想，提出一種多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，解決並行通信的數據阻塞問題。採用的技術方案提供一種多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，包括若干並聯的外部存儲器及通信模塊；所述通信模塊通過控制總線、地址總線及數據總線與每個外部存儲器連接，所述通信模塊與探傷數據處理單元進行數據通信。。通信模塊接收來至前端的超聲波回波數據、判傷和底波耦合數據，同時將其按指定機制存儲到外部存儲器中，在指定時間內將數據從外部存儲器中讀出並通過與上位機的通信埠向上位機傳輸，通過與上位機的通信埠讀取上位機發來的參數；所述通信模塊通過控制總線、地址總線及數據總線與每個外部存儲器連接。其中，所述通信模塊包括CPU子模塊、存儲子模塊、存儲器管理子模塊、存儲器控制器子模塊及與上位機通信子模塊；所述CPU子模塊、存儲子模塊、存儲器管理子模塊及與上位機通信子模塊通過數據線依次連接；所述存儲器管理子模塊通過地址總線及數據線與存儲器控制器子模塊連接。CPU子模塊控制其它各子模塊的數據和參數流動，通知存儲子模塊開始和結束存儲前面採樣壓縮判傷等的數據存儲時刻和持續時間，讀取與上位機通信子模塊的參數，為新的探傷過程提供更新參數，通知存儲器管理子模塊寫入或讀出數據的時機；存儲子模塊接到CPU子模塊通知，存儲當前探傷周期前面採樣壓縮後的數據和判傷耦合等結果；存儲器管理子模塊實現讀寫兩個任務的管理；其中，寫任務接到CPU子模塊通知，將存儲器子模塊的數據以指定頻率寫入存儲器控制器子模塊；讀任務從存儲器控制器子模塊中讀取數據；存儲器控制器子模塊接收存儲器管理子模塊指令，實現對指定外部存儲器的讀寫操作；與上位機通信子模塊接收上位機發送來的參數和向上位機發送探傷的回波數據。其中，所述外部存儲器為兩個，分別通過控制總線、地址總線及數據總線與存儲器控制器子模塊連接；則存儲器管理子模塊在寫任務進行時同時給存儲器控制器子模塊指令，讀取另一個外部存儲器的數據。[0009]其中，所述外部存儲器為一個，通過控制總線、地址總線及數據總線與存儲器控制器子模塊；則存儲器管理子模塊等寫入任務結束後，從存儲器控制器子模塊中讀取數據。其中，所述與上位機通信子模塊直接連接乙太網口、USB接口、串口、或通用IO 口。其中，所述外部存儲器是SRAM、SDRAM或DDR SDRAM各系列所有的SDRAM。有益的技術效果本實用新型可以有效解決目前多通道高速並行超聲波在線探傷系統數據通信的數據阻塞問題，實現數據可靠、完整傳輸目的。
圖1是本實用新型實施例的通信模塊與外部的存儲器連接結構圖。圖2是本實用新型實施例的通信模塊內系統框架圖。圖3是本實用新型實施例兩個外部存儲器的通信模塊內探傷數據存儲並向上位機傳輸流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。(1)系統硬體結構全數字超聲波在線探傷系統通常包括N個單元，每個單元都能夠獨立實現超聲波的探傷過程，每個單元M個通道，每個通道對應一個發射接收通路，N和M的個數選擇根據實際需要確定。每個單元M個通道循環探傷，N個單元之間並行工作。在每個單元中，除了控制模塊和判傷模塊，就是通信模塊。通信模塊100與外部的存儲器200連接如圖1所示。 存儲器可以是SRAM或SDRAM或DDR SDRAM各系列。從回波存儲容量考慮，存儲器可以是一個，也可以是兩個，超過兩個也可以，但會帶來控制、地址和數據總線個數的成倍增長。通信模塊主要接收來至前端的超聲波回波數據、判傷和底波耦合等數據，同時將其按指定機制存儲到存儲器中，在指定時間內將數據從存儲器中讀出並通過與上位機的通信埠向上位機傳輸，通信模塊同時還可以通過與上位機的通信埠讀取上位機發來的參數。(2)通信模塊結構組成參照圖2，通信模塊包括CPU子模塊110、存儲子模塊120、與上位機通信子模塊 150、存儲器管理子模塊130和存儲器控制器子模塊140共五部分。CPU子模塊110 總體控制其它各子模塊的數據和參數流動，起控制作用。通知存儲子模塊開始和結束存儲前面採樣壓縮判傷等的數據存儲時刻和持續時間。讀取與上位機通信子模塊的參數，為新的探傷過程提供更新參數。通知存儲器管理子模塊寫入或讀出數據的時機。存儲子模塊120 接到CPU子模塊通知，存儲當前探傷周期前面採樣壓縮後的數據和判傷耦合等結果。存儲器管理子模塊130 實現讀寫兩個任務的管理。寫任務接到CPU子模塊通知，將存儲子模塊的數據以指定頻率寫入存儲器控制器子模塊。讀任務若外部存儲器為兩個，可以在寫任務進行時同時給存儲器控制器子模塊指令，讀取另一個存儲器的數據；若存儲器為一個，則等寫入任務結束後，從存儲器控制器子模塊中讀取數據。 存儲器控制器子模塊140 控制外部存儲器讀寫的控制器，可以為一個或兩個。接收存儲器管理子模塊指令，實現對指定外部存儲器的讀寫操作。與上位機通信子模塊150 主要實現接收上位機發送來的參數和向上位機發送探傷的回波數據。與上位機通信子模塊可以直接連接乙太網口，或USB接口，或串口，或通用IO 口。(3)系統工作過程描述假設全數字超聲波在線探傷系統包括N個單元並行工作，每個單元M個通道，每個通道工作時間為W微秒。若當前通道探傷佔用時間為K微秒，則剩餘通信時間為W-K微秒。請參照圖3，本實用新型的工作方法包括兩大部分描述(A)單元之間通信實現方法；(B)每個單元內通信實現方法。(A)單元之間通信實現方法首先N個單元獨立或同時接收上位機發來的用於探傷的參數，然後在其中一個核心單元或外部單元的協調下統一在相同時刻開始工作，每個單元工作過程相同，但是通信單元根據上位機的指令分批順序將探傷回波數據傳回上位機，當前單元將回波數據傳回上位機後應立即接收上位機發來的更新參數，若沒有也需等待指定間隔時間。當一個單元探傷結束，則應將外部存儲器的數據發送完成，該單元才能停止工作，等待新的任務。(B)每個單元內通信實現方法每個單元由M個通道構成，每個通道工作過程相同，現將每個通道的通信方法進行說明。首先通過圖2與上位機通信子模塊接收上位機傳來的參數，等單元間同步信號開始探傷，探傷後數據開始順序存儲到存儲子模塊中，當回波數據和傷等數據存儲完後，啟動存儲器管理子模塊，查詢存儲器狀態，當可寫後，將存儲子模塊數據通過存儲器管理子模塊傳遞給存儲器控制子模塊，進行寫操作。讀操作可以分一個或兩個外部存儲器分別說明， 當每個單元只有一個外部存儲器時，讀操作是在寫操作之後立即進行，CPU子模塊檢查與上位機通信子模塊數據需要更新後，通知存儲器管理子模塊進行讀操作，將讀取數據送到與上位機通信子模塊，根據上位機指令，向上位機傳輸；當每個單元有兩個外部存儲器時，CPU 子模塊檢測與上位機通信子模塊數據傳輸狀態，如已數據傳輸完成，則從具有讀狀態的存儲器控制器子模塊讀取數據送到與上位機通信子模塊，等待上位機指令，向上位機傳輸。每個單元與上位機通信子模塊在向上位機傳輸一次回波後，需等待指定時間，用於接收上位機的更新參數，如有參數更新，則存儲在與上位機通信子模塊中，如沒有，則等待指定時間後，進入向上位機傳輸回波數據狀態。(4)關鍵技術描述1、在一個通道工作時間內的讀寫機制若外部存儲器為一個時，讀操作在當前存儲器寫操作之後進行，在當前通道工作時間到達前結束。若外部存儲器為兩個時，讀操作不受寫操作限制，隨時可以進行讀操作。2、參數和回波數據與上位機通信的機制N個單元和上位機之間通信，無論是參數還是回波數據，應以上位機指令為準。(5)核心思想或創新點由於多個單元並行工作，各單元數據都通過一個傳輸通道上傳，若無緩存將導致數據傳輸阻塞，本實用新型利用每個單元添加存儲器作為緩存的思想，可以有效解決這種通信數據堵塞問題。 以上內容是結合優選技術方案對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定發明的具體實施僅限於這些說明。對本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的構思的前提下，還可以做出簡單的推演及替換，都應當視為本發明的保護範圍。
權利要求1.一種多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，其特徵在於，所述多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統包括若干並聯的外部存儲器(200)及通信模塊(100)；所述通信模塊(100)通過控制總線、地址總線及數據總線與每個外部存儲器(200)連接，所述通信模塊(100)與探傷數據處理單元進行數據通信。
2.根據權利要求1所述的多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，其特徵在於，所述通信模塊(100)包括CPU子模塊(110)、存儲子模塊(120)、存儲器管理子模塊(130)、存儲器控制器子模塊(140)及與上位機通信子模塊(150);所述CPU子模塊(110)、存儲子模塊 (120)、存儲器管理子模塊(130)及與上位機通信子模塊(150)通過數據線依次連接；所述存儲器管理子模塊(130)通過地址總線、控制總線及數據線與存儲器控制器子模塊(140) 連接。
3.根據權利要求2所述的多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，其特徵在於，外部存儲器(200)為兩個，分別通過控制總線、地址總線及數據總線與存儲器控制器子模塊 (140)連接。
4.根據權利要求2所述的多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，其特徵在於， 外部存儲器(200)為一個，並通過控制總線、地址總線及數據總線與存儲器控制器子模塊 (140)連接。
5.根據權利要求2所述的多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，其特徵在於，所述與上位機通信子模塊(150)直接連接乙太網口、USB接口、串口、或通用IO 口。
6.根據權利要求1所述的多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統，其特徵在於，所述外部存儲器(200)是SRAM、SDRAM或DDR SDRAM。
專利摘要本實用新型公開了一種多通道高速並行超聲波在線探傷通信系統。包括用於接收來至前端的超聲波回波數據、判傷和底波耦合數據，同時將其按指定機制存儲到外部存儲器(200)中，在指定時間內將數據從外部存儲器(200)中讀出並通過與上位機的通信埠向上位機傳輸，通過與上位機的通信埠讀取上位機發來的參數給通信模塊(100)；所述通信模塊(100)通過控制總線、地址總線及數據總線與每個外部存儲器(200)連接。本實用新型可以有效解決目前多通道高速並行超聲波在線探傷系統數據通信的數據阻塞問題，實現數據的可靠、完整傳輸。
文檔編號G08C19/00GK202049136SQ20112008772
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者史曉非, 梁德群, 賀斌 申請人:大連海事大學