基于Spartan-6的工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、CT(IndustrialComputedTomography)技術(shù)是目前工業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)的無損檢測(cè)技術(shù)。作為工業(yè)CT的關(guān)鍵部分之一，數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性都將直接影響到重建圖像的質(zhì)量。隨著工業(yè)CT技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的不斷提高，工業(yè)CT的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求越來越高，特別是現(xiàn)代工業(yè)CT系統(tǒng)掃描方式變化和探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，要求數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的容量和傳輸處理速度成倍增長。
　　本課題主要研究并設(shè)計(jì)了基于XilinxSp

2、artan-6FPGA的高速可靠的工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。首先對(duì)工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的功能與性能進(jìn)行了具體的分析，從而選定了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案；然后針對(duì)工業(yè)CT的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的特征，從硬件平臺(tái)以及軟件平臺(tái)的選擇兩方面入手，闡述了基于ISE的FPGA芯片的高速數(shù)據(jù)采集部分的設(shè)計(jì)方法，以及傳輸部分基于EDK平臺(tái)下的硬件平臺(tái)的搭建與應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，最終對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　完成了基于AlteraFPGA的探測(cè)

3、系統(tǒng)與本系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口的硬件設(shè)計(jì)與通信協(xié)議的編寫，通過了板級(jí)驗(yàn)證，驗(yàn)證了基于曼徹斯特碼的通信協(xié)議的正確性，并實(shí)現(xiàn)了將AlteraQuartusⅡ的程序移植到XilinxISE平臺(tái)；在此基礎(chǔ)上完成了基于XilinxFPGA+MicroBlaze架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用MicrosoftVC++6.0軟件設(shè)計(jì)了基于WinPcap抓包工具的上位機(jī)發(fā)送接收的測(cè)試軟件，進(jìn)行了工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　硬件平臺(tái)

4、選用FPGA，采用了Xilinx公司的Spartan-6XC6SLX45T芯片。在FPGA平臺(tái)上，完成將探測(cè)系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換后的經(jīng)過FIFO緩存后的串行數(shù)據(jù)接收到系統(tǒng)中進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，然后通過MicroBlaze子系統(tǒng)的雙口RAM把FPGA的時(shí)序邏輯掛到MicroBlaze系統(tǒng)的PLBv46總線上，實(shí)現(xiàn)了MicroBlaze與FPGA數(shù)據(jù)交換的架構(gòu)，使MicroBlaze軟處理器可以直接將數(shù)據(jù)讀取并寫入雙口RAM，很大程度上提高了系統(tǒng)的集成

5、度。
　　軟件方面，為高效地運(yùn)用LwIPTCP/IP協(xié)議棧來實(shí)現(xiàn)可靠的傳輸數(shù)據(jù)，選擇RAW這種模式，和易于上手的Standalone操作系統(tǒng)方式。在MicroBlaze系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了基于LwIP的RAWAPI(應(yīng)用程序接口)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。達(dá)到了數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳給上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)并重建的目的。
　　在仿真系統(tǒng)上，對(duì)探測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口傳輸速度和可靠性以及系統(tǒng)整體進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)初步達(dá)到了預(yù)期