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1、Microblaze软核在超声测流系统中的应用朱浩,等Microblaze软核在超声测流系统中的应用ApplicationofMicroblazeSoftProcessorCoreinUltrasonicFlowMeasurementSystem朱浩张大朋李钦思(南瑞集团公司国网电力科学研究院,江苏南京211000)摘要:在大流量测量系统中,通常需要由多个不同体系架构的CPU来协同完成测流。针对多CPU系统的复杂性,采用单片高性能FPGA,实现了从超声传播时间测量、信号分析、数据通信到图形展示的所有功能。在FPGA内部,
2、通过例化MicroBlaze软核处理器,减少了对外部器件的依赖,降低了系统开发复杂度,使系统运行更加稳定、可靠。应用结果表明,FPGA不仅可以简化系统、降低成本,其动态可配置特性使产品具有更强的适应能力。关键词:超声波流量计看门狗MicroBlazeFPGABootloader时差法数据交互中图分类号:TH814;TP216文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201612015Abstract:Inlargeflowmeasurementsystem,usuallymulti
3、pleCPUswithdifferentarchitecturesarerequiredforcollaborativelyoperation.InviewofthecomplexityofmultipleCPUsystem,asinglechiphighperformanceFPGAisadoptedtorealizeallthefunctionsincludingthemeasurementofultrasonictransittime,signalanalysis,datacommunication,andgrap
4、hicdisplay,etc.InsideFPGA,byinstantiatingMicroBlazesoftprocessorcore,thedependenceonexternalcomponentsisdecreased,thecomplexityofsystemdevelopmentisreduced,andthesystemcanrunmorestableandreliable.ApplicationresultsshowthatusingFPGAnotonlysimplifiesthesystemandred
5、ucesthecosts;thedynamicconfigurablepropertiesalsoenhancetheadaptabilityofsystem.Keywords:UltrasonicFlowmeterWatchdogMicroBlazeFPGABootloaderTimedifferencemethodDatainteractionMicroBlaze处理器软核,来实现以上芯片的所有功能。0引言MicroBlaze处理器功能灵活可配,由于都集成在FPGA超声波流量计无可动部件,可以实现非接触高精内部,可有
6、效地减少芯片数量和连线、缩小电路板体度测量,具有量程宽、无压损、成本对口径变动不敏感积,使整个系统简洁、稳定、可靠。等优点,在石油化工、污水处理、工业及生活用水等领1时差法流量测量原理[1]域有着广泛的应用前景,同时也是大口径水流量测[2]量的最佳技术选择。时差法超声波流量计的原理是根据超声波信号顺[3][5]由于复杂的外界环境干扰,特别是在大口径水逆流传播时间之差来计算流量,即首先根据顺流传流量测量中,干扰会使超声波接收信号发生波动,轻则播时间和逆流传播时间之差计算出流速,再根据测量[4][6]产生静态漂移问题,严重的
7、可能出现测量错误,甚至断面面积计算出流量。时差法超声流量计原理图如无法完成测量工作。图1所示。为实现超声测流功能,系统大都需要采用多CPU协同完成。如用复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice,CPLD)对高频超声信号进行采集,用DSP完成数字信号分析,用ARM实现测值显示、数据通信等人机接口功能,再加上RAM、FLASH、电源等外围配套芯片,整个测流系统将显得相当复杂。本文采用单片高性能FPGA以及其内部修改稿收到日期:2016-06-29。图1时差法超声流量计原理图第一作者朱浩
8、(1976—),男,2005年毕业于国电自动化研究院电力Fig.1Principleoftheultrasonicflowmeterusingtime系统及其自动化专业,获硕士学位,高级工程师;主要从事水电厂自动化、状态监测和超声波流量计的研究。differencemethod58PROCESSAUTOMATIONI
