具备HART主站功能的模拟量采集模块设计

设计基于CPU+FPGA架构的具备快速HART主站功能的多通道模拟量采集模块;采集模块的CPU与FPGA通过PCIe总线通信;FPGA通过隔离的SPI总线控制8路模拟量采集通道,并与两路协议转换芯片通信;单个协议转换芯片实现一路SPI与四路UART的转换,与四路HART MODEM通过UART接口通信;HART信号通道与模拟量采集通道一一对应,HART信号通过耦合模块与模拟量信号在滤波模块和保护电路之间叠加;模拟量输入信号,经过通道保护电路和滤波模块后到达模拟量转换模块,进行模数转换;通过使用FPGA和协议转换芯片,实现了8个模拟量采集通道的并行采集处理,实现了HART通道串行通信的并行工作;在CPU中运行两个独立线程,各自负责一片协议转换芯片下的四路HART通信,四路HART通信以循环发送和循环接收的方式工作;并行工作的方式提高了模拟量采集的速率,减少了HART通信的等待时间,提高了HART通信的效率;模块通道之间相互隔离,降低了通道间故障相互影响的概率,提高了模块的可靠性;模块支持4~20mA电流信号和±5V、±10V电压信号采集,采集精度0.1%,电流采样电阻250欧姆,通道间隔离电压可达1000VDC。     

机载设备中同步器校准装置的设计

为解决机载设备中同步器的校准问题,确保飞机座舱内重要仪表的精度,提出了由PC机和单片机组成的同步器校准装置的设计方案,包括硬件设计、软件编程。详细介绍了利用VB并口通信技术完成模拟角度信号的输出与测量,利用VB串口通信技术完成PC机对单片机的控制,从而完成功能与通道的切换。该装置精度高、操作简单、方便,极大提高了同步器校准工作的准确性和可靠性。     

基于虚拟线圈的夜晚车流检测

针对智能交通系统提出的夜间车流检测问题,提出了一种基于视频虚拟线圈的检测方法。该方法主要包括车灯配对和车辆检测两个部分。车灯配对是根据同一车辆的两个车灯大小和相对位置等特性对车灯进行配对;车辆检测是根据车灯配对情况输出车流量。结果表明,该算法取得了良好的检测效果,具备较好的鲁棒性,并且能满足实时性的要求。     

基于FPGA的测试控制板卡的设计与实现

设计了一种以FPGA作为中心控制器件,配以多路模拟信号采集与输出通道和多路数字信号输入输出通道,具有RS-232和RS-422串口通信功能的测试控制板卡。在Quartus II7.2编程平台下,编辑了数据采集、处理和控制以及通信的硬件描述语言程序。经应用测试,满足二维平台系统的技术要求,具有良好的稳定性和可升级性。     

HXD1C型机车主变流控制单元检测仪设计

针对HXD1C型机车主变流控制单元提出的多通道故障检测要求,采用PXI板卡与cPCI板卡设计了多路信号输出与采集系统;运用LabVIEW编写系统的控制程序,实现了通道配置、检测信号输出、数据采集、检测状态信息存储和数据查看等功能,并将各通道的故障检测结果分页存放,解决了查看时信息量庞大的问题.实验结果表明,该系统操作方便、检测速度快、故障检测准确,能够满足项目的检测任务,同时在涉及机车主变流器控制单元的检测领域有较好的应用前景.     

基于LM3S615的数据采集与控制系统设计

利用LM3S615 32位微控制器和SP3485接口芯片构成的数据采集与控制系统,具有2个10位的ADC（模数转换器）输入通道,采样速率为500,000次/秒,误差±1LSB,内部参考电压;3个独立的模拟比较器输入,6路PWM输出,8路开关量的输入/输出;采用RS-485接口传输数据,通信速率10Mbps,支持Modbus RTU和Modbus ASCII协议,适合电机控制、数据采集与控制等领域应用。     

基于NuDAM模块的多路数据轮循采集系统

以Pc机和凌华智能数据采集模块NuDAM6000系列中的ND-6017、ND-6520为硬件核心,采用mscomm串口控件编程技术,在Windows XP平台下利用VisualC 6.0实现了"多路数据轮循实时采集系统"的研制与开发.该系统实现了智能模块与上位机的通信,完成了单路数据采集;2路、4路和8路数据轮循采集以及数据处理,数据实时显示,数据按通道分离存储.并针对2路、4路进行了冗余设计.     

基于FPGA的通信卡设计和实现

基于FPGA的通信卡设计原理。通信卡实现了4路ISDNU接口、4路RS232串口、2路音频接口及1路PCI总线之间的通信,该卡以FPGA(现场可编程门阵列)和MPC860为核心进行设计,利用FPGA的可编程性灵活实现了各接口之间的数据通信。本文给出了系统的硬件构架,并对串口传输功能和数字交换网络功能的FPGA实现进行了分析。     

基于量子神经网络的启发式网络隐蔽信道检测模型

为了提高隐蔽信道的检测率,讨论了传统的隐蔽信道检测技术的原理并对其特点作了详细的对比研究;通过对网络隐蔽通道特点的归纳和分析,找到可以描述网络隐蔽通道的若干属性,并提出基于网络隐蔽通道特征指纹的检测思想,归纳出隐蔽信道在协议域、统计规律、行为特征等方面表现出的通信指纹信息,在此基础上,设计并实现了一个基于量子神经网络的启发式网络隐蔽信道检测模型。测试结果表明该检测模型运行高效、检测结果较准确。     

基于周期性中断源的多串口管理

针对于异步串行通信的特点,提出了采用一个周期性中断源管理多个异步串行通道的方法,节省了系统的资源,实现了多路数据的无漏检测和实时响应,并在实际应用中得到验证.     

嵌入式系统便携式数据采集装置设计

本设计借助于嵌入式系统设计技术和微处理器技术来实现的低功耗、大容量存储的便携式数据采集装置。该装置具有如下特点:多通道数据采集,包括8路模拟量采集通道、16路开关量采集通道、海量数据实时显示存储,集成度高、携带方便。     

基于弹载存储系统的便携式读数盒设计及应用

当发射试验结束后,为了对飞行体数据存储器中的数据进行回收,提出了基于FPGA的便携式读数盒的电路设计及控制逻辑设计。在简要介绍数据存储系统的同时,详细阐述了读数盒在弹载存储器数据回收模式中的应用、读数盒的硬件设计以及FPGA的控制逻辑设计。实践证明,该设计实现了飞行体对硬回收存储器中数据的可靠读取和回收,满足工程实践要求。     

一种实现USB随机中断传输的设备驱动程序设计方法

USB具有方便快速等优点,已经发展成为一种比较普遍的计算机与外围设备之间的接口.但是,USB设备不能够用传统方式中断主计算机,而是提供中断端点,主机可以周期性地查询中断端点.由于USB设备发生中断的时间不确定性,这就使中断传输的设备驱动程序开发的难度加大.阐述了实现USB中断传输的设备驱动程序和应用程序的设计原则和方法,该方法具有很强的通用性,并经过实践证明具有很好的实用性.     

Microfluidic liquid actuation through ground-directed electric discharge

In this article, we present a new technique to actuate liquids in microchannels using ground-directed electric discharge generated by a portable corona device. When an electric discharge is applied, the air in the microchannel is ionized causing a change in the surface energy. The resulting change in the contact angle induces rapid liquid transport through the channel by capillary action. In contrast to established plasma treatment this method employs a ground electrode that guides the electric field. This approach enables rapid treatment of select microchannels and thus provides a means of real-time fluid actuation as opposed to simply a pretreatment process. Instantaneous fluid velocities show power-law dependence with time and fit theoretical models at a contact angle of 65°. Average fluid velocities are on the order of 5 cm/s, and thus channels on the order of 1-cm long are filled in ~0.2 s. To demonstrate the potential of this technique for integrated lab-on-a-chip applications, the method was employed in serpentine channel, for on-demand fluid routing, to initiate a mixing process, and through an on-chip integrated microelectrode.     

VxWorks系统下CAN驱动的设计与优化

为在VxWorks系统下实现龙芯3A3000主板的控制器局域网(CAN)总线通信,采用SJA1000T设计基于PCI总线的8通道CAN通信板,并提出相应的驱动设计和优化方案。对龙芯3A3000处理器的驱动进行优化,在发送数据时禁用CAN而使用查询方式发送,在接收数据时中断服务程序对所有通道进行遍历查询,以提高中断利用率,在创建设备函数时根据PCI总线信息识别每个CAN通信板,以确保系统中不同CAN通道拥有唯一的通道号。实验结果表明,该驱动方案运行稳定,数据传输安全可靠,经优化后能够有效降低CAN通信板的中断次数,提高CAN总线的通信速率,避免多板环境下故障板卡干扰正常板卡,提高了系统的健壮性。     

一种数据采集与记录系统的研制

介绍了智能型高速振动数据采集与事故记录系统的设计思想，该系统具有四路振动信号输入、四路慢速信号输入、八路开关量输入、一路键相输入及一路转速输入的智能数据采集系统，它主要是由信号适调器、ＭＡＸ１２０Ａ／Ｄ转换器及其外围控制电路、单片机系统等组成。ＭＡＸ１２０转换器是该系统的核心，由它来实现对振动信号的数据采集，而８０９８单片机则完成对四路慢速信号的监测及对采集到的数据进行管理。     

DeltaOS下的CAN总线驱动及多通道通信调度

分析了DeltaOS的设备驱动基本框架,设计实现了多通道PMC-CAN驱动程序。针对DeltaOS实时多任务的特点,基于看门狗定时器方法,有效简化了多任务环境下周期任务轮询程序的设计;设计了一种多通道中断处理的方法,提高了多通道数据传输效率及通道利用率;针对多个CAN通道的调度提出了一种基于动态调度表的调度方法;通过实验验证了CAN驱动的正确性及多通道调度的有效性。     

A portable sample concentrator on paper-based microfluidic devices

Microfluidic paper-based analytical devices (µPADs) provide a promising solution for low-cost point-of-care diagnostic applications. However, much work remains to be done in optimizing their design and performance. Accordingly, this study investigates the preconcentration performance of µPADs comprising one, two and three convergent channels, respectively. The performance of the three devices is evaluated experimentally using fluorescein and a fluorescein isothiocyanate-labeled bovine serum albumin (FITC-BSA) sample with an initial concentration of 10^?5 M. It is shown that the single-channel µPAD achieves a 20-fold improvement in the sample concentration in approximately 2 min. By contrast, the double- and triple-channel µPADs achieve preconcentration factors of 60- and 140-fold, respectively. Finally, a portable concentrator device is proposed. The experimental results show that a 100-fold improvement in the FITC-BSA sample concentration can be obtained in approximately 110 s given the use of four 16-V batteries, yielding a practical point-of-care diagnostic device.     

基于开关矩阵的多通道信号切换设备研制

为提高多通道信号系统的硬件资源利用率和信道切换效率,使用AD75019型宽信号范围模拟开关矩阵为核心设计了一款信号切换设备;设备支持外接电源和内置电池的双电源供电模式,并可通过触摸式液晶屏完成通道间连接状态的配置,确保了设备使用的便利性和灵活性;同时接口采用了高密度接插件进一步减小了设备的体积和重量,提高了产品的便携性;测试试验证明,信号切换设备实现了 32输入至32输出通道之间任意组合的连接和切换,且配置完成后的通道切换响应时间小于100 ms,使用该设备避免了多通道信号系统中整理线缆和插拔接口的工作,能够显著的提高系统的信道切换效率和配对可靠性,可广泛应用于大型测量、控制和试验系统中.     

基于FPGA的视频信号发生卡的设计与实现

详细介绍了一种基于FPGA的视频信号发生卡的设计方案与实现,为了对待测设备中的视频通道切换开关进行检测,首先在个人计算机上将BMP格式的图像转换成YUV格式数据,然后在FPGA芯片的控制下将数据通过USB接口传送到视频信号发生卡的存储器中;FPGA芯片通过I2C总线对数字视频编码芯片SAA7121H进行初始化,并根据不同的通道选择命令将存储器中不同图像的数据送到视频编码苾片进行转换,然后在指定的视频通道输出,这样,视频开关选择不同的通道时就能看到不同的图像;采用该方案后,根据不同的通道选择指令,在被测试设备上看到了不同的视频图像,很好地完成了设计任务.