CN205691548U - 基于arm和fpga的嵌入式木材缺陷的声波检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其包括ARM子系统和FPGA子系统，ARM子系统包括ARM核心板模块、按键模块、TFT显示模块、USB模块、TF卡模块、网络模块，FPGA子系统包括FPGA最小系统模块、振动发生模块、声波输入模块、信号调理模块、ADC模块，ARM子系统通过ARM的EBI接口和FPGA通信，本实用新型采用上述设计方案后，系统的硬件结构得以简化，清晰合理，友好的人机交互界面，使操作更加直观便捷，系统任务分配明确，且编程灵活易于实现模块化编程，激励信号可控，使系统的可靠性和分辨率得以提升，更增加了系统的实用性和经济性。

Description

基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统

技术领域

本发明涉及木材缺陷检测领域，特别涉及一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统。

背景技术

在木材资源匮乏的今天，提高木材的利用率尤为重要。检测木材的缺陷是提高木材利用率的重要环节，但是目前用来检测木材缺陷的主要通过应力波、超声波以及射线等方法，这些检测方法对仪器的工作环境要求较高，并且这些仪器相对比较落后，检测准确率低，硬件信号采集设备和数据分析设备分离不方便携带，操作复杂，而且成本较高。

嵌入式技术是近年来日渐普及的电子技术，因其功耗低，处理能力强，在仪器仪表领域发挥越来越大的作用，其中ARM处理器一般均采用RISC(精简指令集计算机)结构，其资源丰富，运算速度快且可移植操作系统。随着FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和嵌入式处理器等技术的不断更新，数据传输技术得到空前的发展，人们开始摆脱传统的单片机数据传输比较低的状态，开始研究以嵌入式和FPGA相结合的数据传输方法。

在木材检测领域能够结合成熟的嵌入式技术和FPGA技术，对于木材检测设备性能的提升和提高木材利用率有着关键的作用。因此，亟待一种能够结合FPGA的高数据传输特性和嵌入式ARM处理器高性能特性的木材缺陷的声波检测系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其稳定性好、分辨率高、设计简单、操作方便，满足实用性和经济性的要求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:

一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其特征在于：包括ARM子系统和FPGA子系统，所述ARM子系统和FPGA子系统通过ARM的EBI接口通信，实现控制信号和数据信号的传输；所述ARM子系统包括ARM核心板模块(3)、按键模块(9)、TFT显示模块(2)、USB模块(11)、TF卡模块(1)、网络模块(10)，所述FPGA子系统包括FPGA最小系统模块(5)、振动发生模块(4)、声波输入模块(6)、信号调理模块(7)、ADC模块(8)。

所述的一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其特征在于：所述ARM子系统与FPGA子系统通过ARM的EBI接口进行数据交换，实现FPGA采集木材声波数据的实时上传。

所述的一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其特征在于：所述的振动发生模块(4)为振动频率和振动幅度可调的连续振动器，该振动器的振动参数通过FPGA设定，激励信号可调。

ARM子系统主要完成的工作有：FPGA采集数据的处理和动态显示；采集数据的存储；振动模块(3)的幅度、频率控制。ARM子系统对FPGA子系统发送设定参数命令以及其他控制指令，通过USB接口把数据导出备份，同时还可以通过网口连接网络实现数据的网络传输。

FPGA子系统主要实现ARM核心板发送过来的控制指令，控制振动模块(3)的振动频率和振动参数，配置信号调理模块(7)和ADC模块(8)，同时通过声波输入模块(6)、ADC模块(8)和信号调理模块(7)采集木材的声波数据，并把数据传给ARM子系统。

本实用新型采用上述设计方案后，系统的硬件结构得以简化，清晰合理；并且具有友好的人机交互界面，使操作更加便捷；同时系统任务分配明确，易于实现模块化编程，使系统的可靠性和分辨率得以提升,更增加了系统的实用性和经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统的结构框图。

图中：1.TF卡模块2.TFT显示模块3.ARM核心板模块4.振动发生模块5.FPGA最小系统模块6.声波输入模块7.信号调理模块8.ADC模块9.按键模块10.网络模块11.USB模块

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，如图1所示，包括ARM子系统和FPGA子系统，ARM子系统和FPGA子系统之间通过ARM的EBI接口进行通信，可以达到高速稳定的数据互换，实现控制信号和数据信号的传输，并实现FPGA数据的实时上传；ARM子系统包括ARM核心板模块(3)、按键模块(9)、TFT显示模块(2)、USB模块(11)、TF卡模块(1)、网络模块(10)；FPGA子系统包括FPGA最小系统模块(5)、振动发生模块(4)、声波输入模块(6)、信号调理模块(7)、ADC模块(8)；

ARM核心板运行木材缺陷的声波检测系统核心程序，LINUX系统和Qt应用程序，通过按键模块(9)可以设定振动发生模块(4)的振动频率和振动幅度，控制参数由ARM核心板经过EBI接口传送给FPGA子系统，FPGA采集的波形数据经过EBI接口发送给ARM子系统，经过特定算法处理之后可以实时的显示在TFT显示屏上，ARM子系统可以通过USB模块(11)把采集的数据导出，TF卡模块(1)可以增加系统的存储空间，网络模块(10)主要用做系统的调试和在线升级。

FPGA子系统主要实现运行VERILOG程序，接收并执行来自ARM子系统的控制命令，根据命令直接控制振动发生模块(4)的振动频率和振动幅度。同时，FPGA配置信号调理模块(7)和ADC模块(8)并且把声波数据采集到FPGA内部并且经过EBI接口上传到ARM子系统。

本实用新型采用上述设计方案后，系统的硬件结构得以简化，清晰合理；并且具有友好的人机交互界面，使操作更加便捷；同时系统任务分配明确，易于实现模块化编程,使系统的可靠性和分辨率得以提升,更增加了系统的实用性和经济性。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅局限于说明书和实施方案中所列应用，应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本实用新型的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本实用新型做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (3)

1.一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其特征在于：包括ARM子系统和FPGA子系统，所述ARM子系统和FPGA子系统通过ARM的EBI接口通信，实现控制信号和数据信号的传输；所述ARM子系统包括ARM核心板模块、按键模块、TFT显示模块、USB模块、TF卡模块、网络模块，所述FPGA子系统包括FPGA最小系统模块、振动发生模块、声波输入模块、信号调理模块、ADC模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其特征在于：所述ARM子系统与FPGA子系统通过ARM的EBI接口进行数据交换，实现FPGA采集木材声波数据的实时上传。

3.根据权利要求1所述的一种基于ARM和FPGA的嵌入式木材缺陷的声波检测系统，其特征在于：所述的振动发生模块为振动频率和振动幅度可调的连续振动器，该模块直接与FPGA相连。