桂婧 李建东

（1.广东技术师范学院天河学院 2.广州多浦乐电子科技有限公司）

1 引言

随着科技水平的发展，高性能、多通道超声无损探伤仪需要在工作时将实时采集到的图像数据传输给PC机进行图像处理。然而随着实时成像要求的不断提高和图像质量的不断改善，要求的数据传输速率呈现出几何级的增长趋势。同时，在采集传输数据的过程中要求数据的完整性和正确性是非常重要的，少量的数据丢失都可能无法生成正确的图像，给最终的物体探伤检测判断造成影响。所以，如何保证数据高速可靠的传输，成为超声探伤仪设计中越来越重要的问题。

本系统中，图像显示存储与操作控制均在PC机上实现，受机械传动机构的限制，要求PC机与超声检测单元相距至少 6m；大容量实时数据传输速度要求达到10MB/s。

当今可用于工业环境的高速通信接口包括：PCI、PCI-E、USB3.0、蓝牙2.0、WIFI和有线网络等。但受6m距离的限制，PCI、PCI-E、USB3.0三种接口不可用；蓝牙2.0的实际稳定速度建议为10kB/s，不满足速度要求；WIFI理论速度13.5MB/s，速度达到要求，但由于工业环境比较复杂，在准确性稳定性方面存在一定的不确定性；而有线网络，尤其是千兆网络，采用TCP/IP协议速度可以达到18MB/s，且稳定可靠，是一个理想的选择。

2 千兆以太网接口的实现

2.1 整体设计方案

FPGA的以太网控制器设计包括基于FPGA IP核设计的以太网MAC子层，该MAC子层与上层网络通信协议的HAL接口设计以及MAC子层与物理层芯片（PHY）的RGMII接口设计。整个系统分为MAC模块、主机接口模块和管理数据输入输出模块。……