基于嵌入式系统管道内检测数据的存储模块设计

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1、万方数据931卷第1期209年2月沈阳工业大学学报JoumalofShenyangUniversityofTechnologyV0丑．31No．1F曲．209文章编号：1000—1646(2009)0l一0069—04基于嵌入式系统管道内检测数据的存储模块设计杨理践，李春光，高松巍(沈阳工业大学信息科学与工程学院。沈阳110178)摘要：针对管道内检测装置的多通道实时检测数据存储问题，设计了基于FPGA并嵌入uClinux操作系统的管道在线检测系统数据压缩与存储部件，将采集数据压缩后存储到／DE设备．采用了多线程工作方式，多

2、任务并行处理，避免了任务之间的等待和由于等待造成的采集数据的丢失．嵌入操作系统简化了FPGA对外部设备的管理与操作，使得压缩后数据的存储操作易于实现．关键词：数据采集；现场可编程门阵列；uClinux操作系统；多线程；嵌入式设计；CF卡中图分类号：TE973．6文献标志码：AStoragemoduledesignofpipelineinnerinspectiondatabasedonembeddedsystemYANGLi-jian，LIChun-guang，GAOSong—wei(SchoolofInformationSc

3、ienceandEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110178，China)Abstract：InordertOsolvethestorageproblemofthemultichannelreal．timeinspectiondatainthepipelineinnerinspectioninstrument，thedatacompressionandstoragepartembededuClinuxoperatingsystemforon—linepip

4、elineinspectionsystemwasdesignedbasedonFPGA。ThecollecteddatawerecompressedandstoragedintheIDEstOragedevice．ThewaitingbetweentasksandthecorrespondinglosesofthecollecteddataCanbeavoidedbecausebothmultithreadingoperationandmultitaskparallelrunareadoptedinthesystem．Wit

5、husingtheembededoperatingsystem，themanagementandoperationofFPGAforexternalequipmentgetssimplified，andthestorageoperationofcompressiondataCanbeeasilyrealized．Keywords：datacollection；fieldprogrammablegatearray；uClinuxoperatingsystem；multithreading；embeddeddesign；comp

6、actflashcard油气管道由于长时间的腐蚀、磨损以及机械损伤等原因会产生各种缺陷，如果不及时发现修理，最终将导致管道泄漏事故，造成重大的经济损失甚至人员伤亡．由于管道的设计、施工水平以及检测技术等原因，我国油气管道的事故率比发达国家要高很多倍，因此加强管道检测，保证管道安全对于我国尤其重要¨‘2J．我国的管道检测技术在检测精度及数据处理方式等方面与国际水平均有较大差距，已无法满足目前技术发展的需求．而精度的提高必然会增加检测的数据量，这对数据采集以及存储系统的存储速度和存储容量提出了极高的要求．因此研制高精度管道检测设

7、备必须采用适合的数据压缩算法并设计高速的数据采集与存储系统．设计中以FPGA(FieldProgrammableGateArray现场可编程门阵列)为核心器件∞J，在其内部定制了软核CPU并嵌入uClinux操作系统，采用多线程工作方式来实现管道检测数据的实时压缩与存储．收稿日期：2007—08—27．基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2006BAK02801-05)．作者简介：杨理践(1957一)，男，湖南长沙人，教授．博士生导师，主要从事无损检测技术等方面的研究．万方数据70沈阳工业大学学报第31卷1系统硬件1．1系统

8、硬件框图整个系统设计以FPGA为核心，在其内部定制了软核CPU——NiosⅡ，并嵌入uClinux操作系统作为软件平台【4J，FPGA以中央处理器的形式管理并控制外围设备，系统硬件框图如图l所示．在FPGA内部，各功能模块通过在SOPCBuilder中添加设备组件实现，AD控制模块和异步F