基于NIOS II的便攜式超聲波流量計測控模塊設計.pdf

1、本課題是基于FPGA嵌入式技術來進行便攜式超聲波流量計的測控模塊研發(fā)，其中核心部件是Altera公司推出的32位軟核CPU NIOS Ⅱ。利用軟核CPU靈活定制，性能強大，能夠構建片上系統(tǒng)，支持多處理器系統(tǒng)等優(yōu)點，來達到降低成本，減小體積，提高性能的設計目的。同時本系統(tǒng)還具有普通超聲波流量計非接觸式測量，測量精確可靠，無壓力損失等傳統(tǒng)優(yōu)點，因此具有廣泛的應用前景。
　　本課題設計的便攜式超聲波流量計采用時差法的測量原理，主要用來進

2、行氣體或者液體的流速測量。為了提高測量精度，采用雙通道對發(fā)對收來測量流速，對測量數據采用加權算法進行處理，并且可通過定制的液晶屏實時顯示出瞬時流量和累計流量的數據。
　　本文首先介紹了時差法測量的基本原理和系統(tǒng)的整體設計思路，然后完成SOPC外圍所需硬件電路的搭建。其中，本課題采用EP2C8Q208芯片來作為系統(tǒng)的核心部件，在芯片上構建SOPC系統(tǒng)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制和數據處理。本系統(tǒng)SOPC包括兩個軟核CPU，其中CPU1負責超

3、聲波信號的收發(fā)控制，CPU2負責計時數據處理和顯示，兩個軟核CPU通過互斥核MUTEX來實現(xiàn)對系統(tǒng)共用資源的占用。通過NIOS IDE編寫兩個軟核CPU的程序，按照通用流程完成程序代碼的編寫調試。最后將SOPC系統(tǒng)和計時模塊都添加到一個工程文件中，進行系統(tǒng)編譯。根據編譯信息，計算SDRAM時鐘相移并對工程設計進行優(yōu)化，尤其是對時序的優(yōu)化，保證滿足各個接口的建立和保持時間。最后通過USB BLASTER下載線將工程下載到EPCS配置芯片中