专利名称：一种基于fpga的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息处理技术领域，特别涉及一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置。
背景技术：
超声波无损检测设备广泛用于各种エ业行业的检測。由于超声波无损检测设备的操作设置比较复杂，因此这些设备都需要靠软件进行參数设置。同时由于超声波的回波数据处理过程也很复杂，也需要用计算机进行数据分析与处理。因此现在的超声波信号发生器与数据采集器都是以计算机为核心，在计算机的总线上扩展控制卡实现超声波系统。但 是由于计算机软件的时间抖动比较大，定时精度不够高，因此导致超声波的脉冲重复频率不是很准确，再加上计算机总线接口数量的限制，使得超声波系统的通道数量受到极大的限制。随着大規模集成电路技术的发展，FPGA的规模越来越大，使采用硬件直接实现超声波系统控制器成为可能。针对现有技术检测中超声波的脉冲重复频率不是很准确，再加上计算机总线接ロ数量的限制，使得超声波系统的通道数量受到极大的限制的问题，提出了一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置是信息处理技术领域目前急待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提出了一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置，通过加载信息描述文件对控制模块进行參数设置，然后对控制模块的參数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线，最終依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令，进而实现采用硬件实现超声波系统控制器。为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法，包括步骤一、加载信息描述文件对控制模块进行參数设置；步骤ニ、对控制模块的參数信息进行转换和存储；步骤三、读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线；步骤四、依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。优选的，上述步骤一中，信息描述文件包括各个子模块的參数设置。优选的，进ー步包括对增益控制模块进行參数设置。优选的,增益控制模块的符号symbol为116,数据为20dB。优选的，上述步骤ニ中，进ー步包括加载完信息描述文件以后判断是否执行该信息描述文件，如果不执行该文件，则返还到加载信息描述文件环节。优选的，如果执行该文件，则计算机将增益控制模块的符号Symbol(116)和数data(20dB)转换成ニ级制数存储到随机存取存储器中。
优选的，进ー步包括FPGA控制器将读取随机存取存储器中的符号symbol和数据data,同时将符号symbol和数据data发送到数据总线上。优选的，进ー步包括用FPGA实现信号描述语言的编解码器和传输通道以实现控制器，编码器即子模块的符号symbol，对于不同的子模块分别编码，使其对应唯一的编码。优选的，进ー步包括控制器将编码(增益控制模块为116)发送到数据总线上，所有的子模块从总线上读取编码并且和自身的编码做比对，如果为自身的编码则执行对应的动作，否则不执行任何动作指令。优选的，上述步骤四中，进ー步包括判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要等待指令，则受控子模块输出动作指令。一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现装置，包括加载单元、转换和存储単元、读取单元及执行单元，通过加载信息描述文件对控制模块进行參数设置，然后对控制模块的參数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线，最終依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。 优选的，上述加载单元用于加载信息描述文件对控制模块进行參数设置。优选的，上述转换和存储单元用于对控制模块的參数信息进行转换和存储。优选的，上述读取单元用于读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线。优选的，上述执行单元用于依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。综上所述，本发明提供了一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置，通过加载信息描述文件对控制模块进行參数设置，然后对控制模块的參数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线，最終依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令，进而实现采用硬件实现超声波系统控制器。
图I为本发明一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器方法流程图；图2为本发明实施例的装置示意图； 图3为本发明一具体实施例之数据总线和控制总线结构示意图；图4为本发明一具体实施例的方法流程图；图5为本发明之増益控制模块结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供的一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置，通过加载信息描述文件对控制模块进行參数设置，然后对控制模块的參数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线，最終依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令，进而实现采用硬件实现超声波系统控制器。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面參照附图并举实施例，对本发明进一歩详细说明。本方案的主要思路为FPGA为主设备即控制器，控制其从设备(子模块)根据指令动作。FPGA控制器通过8根据线，I根elk时钟线，I根symbol/data线，I根valid线,3根counter线为其数据总线和控制总线结构。其对应波形图如图3所示。其中symbol/data线用于表示8根数据线代表为symbol或者data。3根counter线用来计数symbol的个数。而valid线用来表示以上的信号线是否有效。从设备其总线同控制器。当控制器的valid有效，symbol/data线代表为symbol时,如果8根数据线上的数据为此从设备的符号(设备号)，则此设备动作，否则此设备不动作。同样其它从设备只有当以上条件成立吋，才会执行下ー步动作。如图5所示DAC增益控制设备的符号为(116)当控制器上valid有效，并且symbol/data线为symbol时,8根数据线上的数据为116时启动DAC控制模块。本发明实施例提供一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法，如图I所示，具体步骤包括步骤一、加载信息描述文件对控制模块进行參数设置；具体而言，在本发明实施例中，开始以后将加载信息描述文件，信息描述文件里面包括各个子模块的參数设置，比如DAC增益控制模块(其中symbol为116，数据为20dB)。进一步的,在本方案中，在用/[目息描述语目表不各种控制/[目号时/[目息描述语目主要由符号symbol和数据data构成。其中通过ー根symbol/data线来识别8根数据线上传输的是symbol或者data。比如可以定义symbol/data线为高电平时,8根数据线上传输的是symbol,反之，symbol/data线为低电平时,8根数据线上传输的是data。symbol用来做受控子模块的模块识别号，比如DAC(数字模拟转换器)增益控制模块在FPGA内部的symbol为116. data用来表述传输的数据，比如DAC增益控制模块的数据为1110111100 (DAC为12bit)。进ー步的，在本方案中，是采用硬件来实现超声波系统控制器，主要采用FPGA，在FPGA内使用硬件描述语言实现控制器控制其他硬件模块。
步骤ニ、对控制模块的參数信息进行转换和存储；具体而言，在本发明实施例中，进ー步包括加载完信息描述文件以后判断是否执行该信息描述文件，如果不执行该文件，则返还到加载信息描述文件环节；如果执行该文件，则计算机将DAC增益控制模块的符号symbol (116)和数据data(20dB)转换成ニ级制数存储到RAM(随机存取存储器)里面。步骤三、读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线；具体而言，在本发明实施例中，FPGA控制器将读取RAM(随机存取存储器)里面的symbol和data,同时将symbol和data发送到数据总线上。然后判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要等待指令，则受控子模块输出动作指令(DAC增益控制模块将20dB对应的DAC数据发送到DAC电路使DAC输出20dB对应的电压)。进ー步的，在本方案中，是用FPGA实现信号描述语言的编解码器和传输通道以实现控制器编码器即子模块的symbol，对于不同的子模块分别编码，使其对应唯一的编码。同时控制器将此编码(比如DAC增益控制模块116)发送到数据总线上，所有的子模块从总线上读取编码并且和自身的编码做比对，如果为自身的编码则执行对应的动作。否则不执行任何动作指令，从而实现传输通道和解码过程。步骤四、依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。
具体而言，在本发明实施例中，FPGA控制器将读取RAM(随机存取存储器)里面的符号symbol和数据data，同时将符号symbol和数据data发送到数据总线上。然后判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要等待指令，则受控子模块输出动作指令(DAC增益控制模块将20dB对应的DAC数据发送到DAC电路使DAC输出20dB对应的电压)。进ー步的，在本方案中，硬件控制器的程序可以由上位计算机下载硬件控制的程序由用户根据需求设定，比如用户设定DAC增益为20dB，则计算机将DAC增益控制模块的symbol-116和20dB对应的数据写入RAM里面。FPGA通过控制器读取RAM里面的symbol-116以及20dB对应的数据，并将其发送到总线上去，子模块DAC增益控制模块读到symbol 116以后与自身的symbol对比，对比相同则将20dB对应的数据发送到DAC，使DAC输出20dB对应的电压值.此电压值控制VGA (可变增益放大器)使其输出20dB的增益。并且，动作指令由硬件设备执行，子模块为FPGA内部控制器的受控模块，即将硬 件设备与子模块对应起来，比如DAC增益控制模块和DAC电路对应。图4为本发明一具体实施例方法流程图。开始以后加载信息描述文件，描述文件里面包括各个子模块的參数设置，比如DAC增益控制模块(其symbol为116，数据为20dB).加载完该文件以后判断是否执行该文件，如果不执行该文件，则返还到加载信息描述文件环节；如果执行该文件，则计算机将DAC增益控制模块的符号Symbol(116)和数据data(20dB)转换成ニ级制数存储到RAM(随机存取存储器)里面。FPGA控制器开始读取RAM里面的symbol和data,同时将symbol和data发送到数据总线上。然后判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要等待指令，则受控子模块输出动作指令(DAC增益控制模块将20dB对应的DAC数据发送到DAC电路使DAC输出20dB对应的电压)。动作指令有硬件设备执行，子模块为FPGA内部控制器的受控模块，即将硬件设备与子模块对应起来(比如DAC增益控制模块和DAC电路对应)。另外，本发明实施例还提供一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现装置。如图2所示，为本发明实施例提供的一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现装置示意图。一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现装置，包括加载单元11、转换和存储单元22、读取单元33及执行单元44。加载单元11，用于加载信息描述文件对控制模块进行參数设置；具体而言，在本发明实施例中，开始以后将加载信息描述文件，描述文件里面包括各个子模块的參数设置，比如DAC增益控制模块(其中symbol为116，数据为20dB)。进ー步的，在本方案中，在用信息描述语言表示各种控制信号时信息描述语言主要由符号symbol和数据data构成。其中通过ー根symbol/data线来识别8根数据线上传输的是symbol或者data。比如可以定义symbol/data线为高电平时,8根数据线上传输的是symbol,反之，symbol/data线为低电平时,8根数据线上传输的是data。symbol用来做受控子模块的模块识别号，比如DAC(数字模拟转换器)增益控制模块在FPGA内部的symbol为116. data用来表述传输的数据，比如DAC增益控制模块的数据为1110111100 (DAC为12bit)。
进ー步的，在本方案中，是采用硬件来实现超声波系统控制器，主要采用FPGA，在FPGA内使用硬件描述语言实现控制器控制其他硬件模块。转换和存储单元22，用于对控制模块的參数信息进行转换和存储；具体而言，在本发明实施例中，进ー步包括加载完信息描述文件以后判断是否执行该信息描述文件，如果不执行该文件，则返还到加载信息描述文件环节；如果执行该文件，则计算机将DAC增益控制模块的符号symbol (116)和数据data(20dB)转换成ニ级制数存储到RAM(随机存取存储器)里面。读取单元33，用于读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线；具体而言，在本发明实施例中，FPGA控制器将读取RAM(随机存取存储器)里面的symbol和data,同时将symbol和data发送到数据总线上。然后判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要 等待指令，则受控子模块输出动作指令(DAC增益控制模块将20dB对应的DAC数据发送到DAC电路使DAC输出20dB对应的电压)。进ー步的，在本方案中，是用FPGA实现信号描述语言的编解码器和传输通道以实现控制器编码器即子模块的symbol，对于不同的子模块分别编码，使其对应唯一的编码。同时控制器将此编码(比如DAC增益控制模块116)发送到数据总线上，所有的子模块从总线上读取编码并且和自身的编码做比对，如果为自身的编码则执行对应的动作。否则不执行任何动作指令，从而实现传输通道和解码过程。执行单元44，用于依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。具体而言，在本发明实施例中，FPGA控制器将读取RAM(随机存取存储器)里面的符号symbol和数据data，同时将符号symbol和数据data发送到数据总线上。然后判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要等待指令，则受控子模块输出动作指令(DAC增益控制模块将20dB对应的DAC数据发送到DAC电路使DAC输出20dB对应的电压)。进ー步的，在本方案中，硬件控制器的程序可以由上位计算机下载硬件控制的程序由用户根据需求设定，比如用户设定DAC增益为20dB，则计算机将DAC增益控制模块的symbol-116和20dB对应的数据写入RAM里面。FPGA通过控制器读取RAM里面的symbol-116以及20dB对应的数据，并将其发送到总线上去，子模块DAC增益控制模块读到symbol 116以后与自身的symbol对比，对比相同则将20dB对应的数据发送到DAC，使DAC输出20dB对应的电压值.此电压值控制VGA (可变增益放大器)使其输出20dB的增益。并且，动作指令由硬件设备执行，子模块为FPGA内部控制器的受控模块，即将硬件设备与子模块对应起来，比如DAC增益控制模块和DAC电路对应。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于ー种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在ー个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。综上所述，本文提供了一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置，通过加载信息描述文件对控制模块进行參数设置，然后对控制模块的參数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线，最終依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令，进而实现采用硬件实现超声波系统控制器。以上对本发明所提供的一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上 实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法，其特征在于，所述方法包括 步骤一、加载信息描述文件对控制模块进行參数设置； 步骤ニ、对控制模块的參数信息进行转换和存储； 步骤三、读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线； 步骤四、依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，信息描述文件包括各个子模块的參数设置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在干，进ー步包括对增益控制模块进行參数设置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在干，增益控制模块的符号symbol为116，数据为 20dB。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤ニ中，进ー步包括加载完信息描述文件以后判断是否执行该信息描述文件，如果不执行该文件，则返还到加载信息描述文件环节。
6.根据权利要求I或5所述的方法，其特征在干，进ー步包括，如果执行该文件，则计算机将增益控制模块的符号symbol (116)和数data(20dB)转换成ニ级制数存储到随机存取存储器中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，进ー步包括FPGA控制器将读取随机存取存储器中的符号symbol和数据data,同时将符号symbol和数据data发送到数据总线上。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，进ー步包括用FPGA实现信号描述语言的编解码器和传输通道以实现控制器，编码器即子模块的符号symbol，对于不同的子模块分别编码，使其对应唯一的编码。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在干，进ー步包括控制器将编码(増益控制模块为116)发送到数据总线上，所有的子模块从总线上读取编码并且和自身的编码做比对，如果为自身的编码则执行对应的动作，否则不执行任何动作指令。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，进ー步包括判断描述文件是否结束，如果描述文件结束则过程完毕；如果还未结束则进入判断是否需要等待指令，如果不需要等待指令，则受控子模块输出动作指令。
11.一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现装置，其特征在于，所述装置包括加载单元、转换和存储单元、读取单元及执行单元，通过加载信息描述文件对控制模块进行參数设置，然后对控制模块的參数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线，最終依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述加载単元用于加载信息描述文件对控制模块进行參数设置。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述转换和存储单元用于对控制模块的參数信息进行转换和存储。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述读取単元用于读取存取存储器中的參数信息并发送到数据总线。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述执行単元用于依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令。
全文摘要
本发明提供了一种基于FPGA的超声波系统硬件控制器的实现方法及装置，通过加载信息描述文件对控制模块进行参数设置，然后对控制模块的参数信息进行转换和存储，接着读取存取存储器中的参数信息并发送到数据总线，最终依据接收到的指令在条件满足时输出动作指令，进而实现采用硬件实现超声波系统控制器。
文档编号G05B19/04GK102663193SQ20121010936
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者尚卫华, 杨永刚, 王军文 申请人:斯肯威(上海)工业检测科技有限公司