多通道超聲波探傷實時處理-飛泰

多通道系統的超聲探傷波形數據需要實時傳輸到微處理器進行處理和顯示，應用程序還需要監控多通道的實時報警情況。這些功能都是通過軟硬件共同實現的，其中 FPGA 相關算法模塊實現多通道高速采樣數據的非均勻壓縮算法和閘門報警算法，應用程序實現軟件功能的控制與數據的存儲等。實時功能模塊的設計直接影響本系統的性能指標，也是超聲波探傷系統的技術重點和難點。

1.多通道超聲回波信號輸入到 AD9212 進行高速采樣，采樣后的數字信號送入 FPGA。FPGA對多通道高速數字信號進行并行非均勻壓縮，壓縮后的數據存放在 8 個 FIFO 中。因為 ARM 子系統同時只處理一個物理通道的數據，所以，同一時刻 FPGA 也只有一個 FIFO 與 ARM 子系統連接，稱為當前實時波形 FIFO。當當前實時波形 FIFO 產生完一幀數據時，FPGA 向 ARM 子系統發送一個硬件中斷 int1。如果開啟了硬件報警功能，相關通道實時數據 FIFO 將繼續輸入到FPGA 中的實時報警模塊，分別與相應的閘門數據進行比較，如果數據超過相應的閘門門限值，將進行實時聲光報警，并對相應的狀態寄存器進行置位。當實時報警模塊判定報警結束時，將產生的報警數據寫入相應的報警數據 FIFO 中，并向 ARM 子系統發送硬件中斷 int2。以上是FPGA 相關算法模塊的具體工作。

2.操作系統接收到外部中斷 int1 或者 int2 后，根據相關驅動程序中已經注冊的中斷，調用相關的驅動程序中的中斷服務子程序。探傷系統中，int1 的中斷服務子程序在實時波形模塊驅動程序中實現，int2 的中斷服務子程序在實時報警模塊驅動程序中實現。在這兩個中斷服務子程序中，都向應用程序發送了 SIGIO 信號，從而通知應用程序波形數據或者報警數據已經就緒。

3.應用程序在運行過程中接收到 SIGIO 信號后，便跳轉到相應的信號處理函數。首先通過調用實時報警模塊驅動程序中的 ioctl()，判斷是否是報警中斷。如果是報警中斷，則將報警 FIFO中的數據讀取到用戶空間并保存；如果是實時波形中斷，則首先通過 ioctl() 方法讀取報警狀態寄存器 reg_state，根據 reg_state 判斷哪幾個通道發生報警，并在顯示屏上進行顯示，然后將當前通道的數據從 FIFO 中讀取到用戶空間，進行處理后在波形區域實時顯示。