高速SPI通信在多道能谱仪中的实现

基于在ARM+FPGA多道能谱仪中,ARM与FPGA之间的通信速度对数据采集的实时传输具有重要影响,因此本文将SPI通信应用于两者之间进行数据传输,利用ARM自带SPI接口和FPGA上编写SPI模块实现彼此间高速通信,经过仿真、验证和实际应用测试表明该方法能使仪器正常稳定高速工作,而且可移植性强。     

基于ARM和FPGA的数字多道分析器研制

多道分析器作为γ能谱测量中不可或缺的组件,其性能直接影响能谱仪分辨率及测量精度,传统的多道分析器多采用模拟电路方法或使用数字采集卡实现。模拟多道对于影响能谱仪性能的成形时间、脉冲通过率及死区时间修正等问题上具有一定的局限性,而这会直接影响能谱分析结果;数字采集卡是实现数字采集的计算机扩展卡,成本较高,不利于市场化推广。数字多道分析器对脉冲信号进行全数字采样,将其转化为数字量,利用数字信号处理方法,通过软件实现,完成整个信号分析处理过程,可极大提高系统稳定性与可靠性,相比于前两种方案,优势明显。设计了一款数字多道分析器,采用ARM处理器+高速ADC+FPGA的硬件方案,主要包括AD采样模块、FPGA数据处理模块和以STM32F4为核心的控制和通信模块。使用数字信号处理方法,编写硬件描述代码实现了脉冲信号滤波成型、幅值提取和基线修正等核脉冲处理的关键算法,最后给出探测器核信号经本文设计的数字多道处理后的γ能谱图。根据国内外研究成果及理论基础,经过深入系统理论分析,方法仿真验证,以及实际调试过程,最终研制出一款可商业化实用、完整且高精度的数字多道分析器,并将其应用在低本底γ能谱仪上,其能量分...     

基于FPGA+STM32的多功能航空γ能谱仪设计

随着电子技术的日益更新,航空γ能谱仪也逐步向小型化、集成化方向发展。设计了一种基丁FPGA+STM32的多功能航空γ能谱仪。仪器由NaI晶体探测器、能谱多道分析电路、数据收录电路三部分组成,利用FPGA实现了对γ能谱数据的高速采集、处理、自动稳谱及增益调节等功能。同时基于STM32单片机设计了GPS、温湿度、雷达高度、气压高度等多参数数据采集系统,实现了数据采集、存储和调试功能一体化集成设计,大幅减小了航空γ能谱仪的体积和重量,提升了航空γ能谱仪的小型化水平,可广泛应用于放射性矿产勘查及辐射环境调查等领域。     

任意分布的高速仿核信号发生器

针对核信号在时间、幅度上的随机性,探讨模拟核信号的发生装置。采用基于混合同余法、舍选控制法的蒙特卡洛方法在MATLAB中产生任意分布随机波形数据。高速FPGA通过串口接收上位机发出的控制命令和波形数据并存储在双口RAM,利用控制命令快速实现DDS技术和外部DAC,从而实现具有统计特性的核信号。实验结果表明所设计的仿核信号发生器能够有效模拟真实核信号的发生,对数字化核测量系统研究工作有重要意义。     

基于FPGA便携式γ能谱仪的研制

介绍了一种基于FPGA便携式多道γ能谱仪的结构设计。它主要由核辐射探测器、FPGA系统开发板、触摸屏显示器等组成。具有功耗低、性能高、多用途等优点。     

基于大学核物理实验的数字化MCA的研制

介绍了一种用于大学核物理教学实验的基于FPGA全数字化多道脉冲幅度分析器(MCA)的研制。系统采用全数字化方法对输入的脉冲信号高速数字化,然后送入FPGA进行数字寻峰、记录、谱处理,并在主机上显示。给出了数字寻峰的原理,利用双甄别阈值提高系统的抗干扰能力;针对ADC的非线性对系统造成的影响,研究修正算法,保证数据采样的道宽均匀性;鉴于MCA采样存储的数据量大的特点,采用双RAM并行工作方式,将传输数据和计数存储分开处理,减少死时间及数据的溢出;在终端显示方面,主机通过USB总线实现了系统实时监控和能谱数据传输。通过实验对比了该系统与商用MCA的性能,取得了很好的测试效果。     

高能X射线成像装置数据采集与传输系统设计

为满足高能X射线成像装置对并行数据实时采集以及远距离传输的要求,开发了一套嵌入式并行数据采集与网络传输系统。该系统用FPGA实现多通道并行数据的实时采集,用ARM完成了数据的缓存以及基于TCP协议的以太网数据传输。此系统已成功应用于多台高能X射线成像装置中,运行稳定。     

基于USB通信的多道分析器接口设计

介绍了一种新型多道分析器的接口电路设计，它采用USB技术与计算机进行通信，使多道分析器具有了通用性强、即插即用的优点；同时接口中采用了双口SRAM和高速MCU，用于数据的存储和传输，解决了接口向计算机传输数据的瓶颈问题。     

采用FPGA技术的多道核谱分析仪设计与实现

介绍了一种采用FPGA技术的多道核能谱数据采集系统,阐述了EPF10K20设计A／D控制器、双端口RAM缓存、控制逻辑以及EPP接口模块等电路的软、硬件技术要点。     

基于FPGA的高速峰值检测

针对研发数字多道的实际需求,提出了一种基于FPGA的高速峰值检测技术,并且采用ARM+FPGA的架构实现了基于该技术的数字多道系统。通过Modelsim仿真分析了FPGA峰值检测算法的理论,该算法可精确获取高斯信号的最值并获得幅度值。最后通过CZT探测器进行~(241)Am源实测γ射线能谱,实验结果表明该峰值检测算法及数字多道系统设计可准确并且快速获得能谱图。通过合理设置峰值检测算法的高低阈值,可以测试不同基线值的前放信号。     

基于ARM与FPGA的运动控制平台研究

介绍了基于ARM与FPGA的实时束流截面测量的嵌入式平台,讨论了电机控制器子系统的硬件接口设计,通过ARM的外围总线实现了ARM与FPGA的接口,并采用Linux操作系统对FPGA设备进行驱动开发。自主开发的硬件接口板用于测试ARM与FPGA实现方案以及整机集成后的硬件性能。实验测试表明,硬件接口板能有效实现电动控制,原运动控制器定位精度为1μm,现平台定位精度达2μm,数量级上满足要求,可用于后续FEL设备升级。     

ZYNQ架构多道脉冲幅度分析器优化设计

介绍了以ZYNQ架构为基础的多道脉冲幅度分析器的设计。采用ZYNQ Soc,其中FPGA核运用System Generator系统级模型开发工具搭建算法模型完成脉冲成形、堆积判弃、基线相减与幅值提取,ARM核将幅值数据通过TCP/IP协议传输至PC机;对仪器进行实测并使用ILA探头捕捉各测试数据,结果显示各个算法在ZYNQ中得到很好的应用,最终幅值误差在5%以内,且网口传输误码率为0,证明该设计具备实用性。     

EDA生产的GRS-650新型程控能谱仪

GRS-650是加拿大EDA公司生产的微处理机两道能谱仪,它能把所有读数都存入仪器的存储器中,而且它那独特的数据获取系统能使地球物理人员通过计算机分析来增强数据的解释。 GRS-650的特点是:不管两个道的数据取样间隔是多少,它都可把两个道的取样间隔归一成脉冲/秒。它可对两个道进行统计误差校正,可对每个读数进行网格座标,还可进行参数校正。使用者可选择三种数据存储方式:手动记录、点记录和自动校正记录。使用者还可选择三种输出方式:DCU-200磁盘记录器、DCU-040或DCU-400热     

基于FPGA的数字化核脉冲幅度分析器

为了研制数字化γ能谱仪,采用现场可编程逻辑器件（FPGA）和硬件描述语言（HDL）,完成了关键的数字多道脉冲幅度分析器（DMCA）的设计。利用ModelSim软件对该设计进行了功能仿真和优化。在此基础上通过电路设计建立了数字化能谱测量实验装置,实测了^137Csγ能谱,测量结果与相同条件下InSpector2000谱仪的实测谱完全吻合。由此证明该基于FPGA的DMCA设计正确可行,具有实用性。     

多通道能谱仪通道切换电路设计

多通道能谱仪是实现多点能谱分析的重要仪器,为解决通用多通道能谱仪输入通道之间不能相互切换的问题,设计了通道切换电路.通过低内阻、高带宽的开关阵列芯片控制能谱仪各输入通道和多道脉冲幅度分析仪之间的核脉冲信号传输,实现通道切换,确保了信号不失真,信号幅度衰减少,对能谱仪的分辨率影响小,利用485总线实现远程控制切换,电路可...     

基于千兆以太网的多通道高速数据采集系统

为了快速检测核燃料棒的质量是否存在缺陷,设计了一种集ARM、FPGA和千兆以太网通信于一体的多通道高速数据采集系统。该系统并行采集16路脉冲信号,使用FPGA对脉冲信号定时计数,使用ARM作为采集板卡的主控芯片来控制各个模块之间协调运行,板卡与远端计算机之间通过千兆以太网实现数据传输和控制。信号采集实验表明:该系统能够并行采集工作频率50 MHz、计数定时范围为100μs~30 s的多路脉冲信号,实现基于千兆以太网的数据传输和板卡的运行控制,满足设计要求。     

多道脉冲幅度分析器——第三讲 多道脉冲幅度分析器的应用和发展

一、应用 多道分析器(以下简称多道)是把射线产生的脉冲信号按幅度大小分类,获取幅度分布数据,也可获取时间、空间分布数据,并对数据进行处理和输出。因而多道分析器的应用十分广泛,它是射线测量的必不可少的工具,在其它测量技术中也得到许多应用。 在核物理测量方面,多道与闪烁、半导体探测器配合组成α、β、γ能谱仪和飞行时间谱仪,进行能谱分析和射线甄别。如对离核爆中心几千公里远的地方收集空气中尘埃样品进行核素能谱分析,可以测出核爆的类型和吨级。利用多道测量沟道效应和穆斯堡尔效应,可以研究物质内部的结构等。     

基于以太网传输的高速32通道数据采集系统

本文介绍了一种基于以太网传输的32路高速数据采集系统,该系统主要用于核燃料棒质量检测中,可以对核燃料棒检测传感器发送的数据进行采集和分析。该系统包括数据接收模块、系统控制模块、网络通信模块和上位机数据分析控制软件四个部分。系统使用FPGA来进行数据的接收和计数,使用ARM作为整个系统的主控芯片来控制各个模块之间协调运行,同时利用ARM对数据进行组包并将组包后的数据通过以太网传输到上位机,最后由上位机对数据采集装置上传的数据进行接收和处理。经测试证明系统工作稳定,可以达到工业检测要求。     

便携式辐射监测仪测量单元的设计

介绍了便携式辐射监测仪测量单元的设计思路和实现方法。该测量单元的设计基于ARM7平台,利用嵌入式C语言编程实现。其功能是通过ARM7平台,控制仪器内部的高速FPGA电路,对外部数据脉冲进行计数,同时将采集到的有效数据保存到仪器内部搭载的Flash存储器中,通过显示器读出数据,达到有效记录测量数据的目的。     

基于ARM9与FPGA的工业CT数据传输系统的接口设计

以samsung公司的ARM9系列处理器S3C2410和altera公司的cyclone系列FPGA为平台，详细介绍了S3C2410芯片通过AHB总线与FPGA进行硬件连接技术和基于QuartusⅡ环境下AHB总线控制时序的实现方法以及ARM-Linux平台下的AHB总线驱动程序的开发。设计结果实现了工业CT数据传输系统稳定快速地传输数据，此设计方案充分发挥了ARM和FPGA的各自优势，对其他双核接口设计开发有很好的指导作用。