基于WinCE系统的FIFO数据传输程序设计

以研华 MIC-2718型数据采集板为例,介绍了采用先进先出(FIFO)技术在Windows CE.net环境下实现高速实时数据采集系统的主要方法,详细分析了从FIFO缓冲区写入和读出数据的整个过程.本设计中使用FIFO技术既提高了数据采集板的工作效率,又保证了数据采集的可靠性,经过测试,效果良好.     

嵌入式组合导航系统中多路异步串口系统的设计

在嵌入式组合导航系统中,对导航计算机进行串口扩展是实现导航计算机和多个异步串口导航设备进行数据通信的重要前提。针对目前的串口扩展法无法有效利用串口扩展芯片内部FIFO的问题,提出了一种基于数据拆分的串口扩展法,并依据该方法设计了以MSP430F149单片机和TL16C554A芯片为核心的多路异步串口系统。试验证明,该方法能有效地利用串口扩展芯片的内部FIFO,提高了系统的串口通信效率。     

一种基于FIFO芯片PCI总线插卡的设计方法

FIFO芯片在众多的数据处理领域得到了广泛的应用。它在PCI总线插卡设计中的应用 ,进一步提高了数据的传输速度与效率。基于FIFO芯片来实现PCI插卡 ,从硬件上解决了数据高速交换中频繁调用系统中断的问题 ,对PCI接口的应用与推广大有益处。     

基于Zynq的SDI视频图像分割系统

为弥补传统视频图像分割器抗干扰能力弱、帧率低、设计复杂等缺点,选取XILINX Zynq XC7Z035 FPGA 异构平台,并与SDI技术相融合,采用高清数字串行解码芯片TW6874对4路数字视频图像进行同步采集,输出BT.1120数据至FPGA,以实现4路视频分开显示。为满足视频图像的分辨率和帧率要求,首先对视频图像数据进行像素抽样,其次利用AXI4-Stream Data FIFO进行行输入缓存,处理数据灵活,便于拓展,为进一步集成算法提供了基础。AXI4-Stream Data FIFO每行960个数据产生s_axi_s2mm_tlast信号与AXI DMA进行握手,将数据缓存至DDR3 SDRAM中,缓存540行之后进行下一个缓冲区地址的切换,AXI DMA每路视频图像均有3个缓冲区,从而完成三缓存设计,保证视频图像无撕裂现象。最后将缓存数据输出至SMPTE SDI IP核进行显示。实验结果表明：该系统实现了4路SDI视频图像分割,系统资源占用少,且视频图像帧率高,层次明显,无撕裂、无失真现象。     

嵌入式CCD图像数据采集系统设计

为了满足嵌入式机器视觉后续图像处理的需要,结合高速DSP和FPGA的特点,设计了一套面向嵌入式机器视觉系统的图像数据采集系统.充分利用FPGA内部异步FIFO资源作为数据缓冲区,将异步FIFO数据以TMS320DM642的PDT方式写入数据SDRAM.当SDRAM接收一帧图像可以直接用DSP进行图像处理.DSP读写SDRAM速度高达150 MHz,PDT传输方式不占用DSP CPU时间,不影响图像处理速度.该系统具有电路结构简单、数据传输实时性好和易于升级等优点.     

振动信号连续采集实时分析的实现方法

讨论了在Windows平台下建立信号连续采集实时分析系统的原理和方法，采用虚拟设备驱动程序，将数据采集卡数据存储到计算机内存缓冲区，信号分析处理模块从内存缓冲区中读取数据，同时采用多线程技术，提高了系统的工作效率，实现了数据的连续采集和实时分析。中还对系统的一些关键问题和系统性能作了分析，并进行了实际应用。     

AVR单片机的高音质WAV播放器设计

以单片机为控制器,SD卡为存储介质,通过FATFS文件系统管理SD卡,实现SD卡上指定目录WAV音频文件的播放.系统充分利用ATMEGA16单片机的片内资源,利用SPI接口读取SD卡上的数据,PWM波模拟DAC输出.为防止数据断流,使用FIFO对缓冲区数据进行处理,根据WAV文件的采样率,在指定的时间送入音频数据,通过PWM接口滤波输出.经过测试,系统能流畅地播放采样率在8 kHz～48 kHz之间的WAV音频文件.     

基于哈希算法的脏数据回写磁盘实时调优策略

针对传统数据库缓冲池脏数据回写磁盘策略实时性与安全性差的问题,提出基于Hash算法与先入先出(FIFO)双向链表的数据库缓冲池脏数据回写磁盘实时调优策略。利用基于负载的调优策略创建多个内存FIFO队列链表,通过Hash算法将数据库缓冲区内的脏数据块按最后修改时间随机分配到不同队列负载中,实现FIFO队列链表的负载均衡,并利用全局时序约束将链表队列中的脏数据块分批回写磁盘,以解决传统脏数据回写磁盘策略系统资源消耗大与宕机后数据丢失风险高的问题。实验结果证明,该策略能提高脏数据回写的实时性及安全性,降低数据丢失率。     

Linux文件系统数据缓冲区的分析研究

文章深入研究了Linux文件系统的数据缓冲区管理,包括数据缓冲区的整体结构、数据缓冲区采用的数据结构和实现方法。     

某型导弹武器检测训练系统串口通信设计

主要解决串口通信的方法。通过定义数据包和用户层协议说明协议定义方法。通过单片机与计算机同步握手实现串口通信协调一致,采用不同线程实现串口通信接收数据与处理数据同步进行,实现系统流畅运行;采用临界区方法管理串口数据队列缓冲区访问,实现系统稳定可靠运行。     

多路有序优先级和有序环形仲裁器设计

为解决传统仲裁器不能记忆请求顺序的问题,设计多路有序优先级仲裁器和有序环形仲裁器。通过先入先出(FIFO)电路来保存请求的先后顺序,将FIFO电路分别与优先级仲裁器和环形仲裁器组合,从而构成有序仲裁器。实验结果表明,该设计能简化复杂度,提高仲裁器处理请求能力,但延时和面积性能略有下降。     

基于FPGA的高速采样缓存系统的设计与实现

为了提高高速数据采集系统的实时性,提出一种基于FPGA+DSP的嵌入式通用硬件结构。在该结构中,利用FPGA设计一种新型的高速采样缓存器作为高速A/D和高性能DSP之间数据通道,实现高速数据流的分流和降速。高速采样缓存器采用QuartusⅡ9.0 软件提供的软核双时钟FIFO构成乒乓操作结构,在DSP的外部存储器接口(EMIFA)接口的控制下,完成高速A/D的数据流的写入和读出。测试结果表明：在读写时钟相差较大的情况下,高速采样缓存器可以节省读取A/D采样数据时间,为DSP提供充足的信号处理时间,提高了整个系统的实时性能。     

基于多核处理器的无锁零拷贝数据包转发框架

为突破高速软件路由器转发路径中存储访问方面的性能瓶颈,分析PacketShader和Netmap2个软件路由器的转发结构和存在的问题,设计一个基于多核处理器的零拷贝包转发框架MapRouter。采用零拷贝技术去除包转发路径中的包拷贝,并借助并发无锁队列设计一个适合多端口间数据包零拷贝转发的包缓冲区管理方案。将高度优化的包I／O驱动、包缓冲区回收机制、无锁队列实现等一系列优化措施相结合,以提高转发速度。实验结果表明,对于不包括IP路由表查找的最小转发,MapRouter在模拟的两端VI路由器上可以达到i0Gb／s的转发速度,与PacketShader和Netmap相比,其转发速度更高、CPU利用率更低。     

一种基于点的快速图像配准算法

提出一种基于点的快速配准算法。该算法在特征点提取时采用加速分段测试特征算法,通过对比度纹理直方图对特征点进行描述。为加快算法的匹配速度,选用最优节点优先算法进行查找。同时为提高匹配算法的鲁棒性,利用随机抽样一致性算法去除误匹配点对。实验结果表明,与经典的SIFT算法和SURF算法相比,该算法在保持算法稳定性能的同时,可有效提高匹配速度。     

物联网人体心电监护系统软件研究

基于物联网技术和小波变换,提出心电监护系统软件和用于计算机自行分析心电波形的一系列检测算法,介绍无线传感器网络在心电监护技术方面的应用。该系统软件功能包括对服务器和个人数码助理(PDA)心电数据的收发、存储、波形显示和通信管理。实验结果表明,该系统软件能使计算机和PDA实时显示被测者的心电波,所提算法经Matlab仿真测试的结果与MIT-BIH数据库标注的结果比较,误检率仅为0.89%。     

优先级受限系统中可调度判定方法

在通信、雷达、导航以及各种消费类电子产品等民用和军事领域,嵌入式实时调度已逐渐成为电子电气系统的控制核心。针对同优先级任务使用FIFO调度的静态优先级系统,使用反例指出给定同优先级任务初始执行顺序的前提下,Katcher可调度判定条件的必要性不成立,提出并解析证明了FP可调度的充要条件。随机实验表明,对于高利用率下任务间执行时间差异较大的情况,约有15%的可调度任务集会被Katcher条件错判为不可调度。进一步的仿真和实例分析表明,Liu、Lehoczky、Bini等提出的条件不能判定相同优先级的情况,Katcher条件的必要性不成立,论文提到的条件能够正确判定任务集的可调度性。提出方法为实时系统调度的顶层设计提供了快速离线工具。     

一种调制解调器短消息服务控制策略

为保证调制解调器(Modem)长时间稳定运行,提出一种调制解调器短消息服务控制策略。设计基于串口DTR/RTS引脚的Modem断电重启电路,利用先入先出队列对Modem进行有序控制,通过期望应答值和超时策略实现对Modem异常状态的侦测。当Modem出现异常时,能将其断电重启,从而恢复功能。应用结果证明了该策略的有效性。     

基于网络演算的交换式以太网实时特性分析

交换式以太网在网络控制系统中的应用关键问题是实时能力,为此采用一种新型实时性能分析工具——网络演算,对交换式以太网实时能力进行确定性的分析和研究。针对FIFO调度算法,对两级树型拓扑结构的交换式以太网系统建立了通信模型,推导出各网络元素的到达曲线和服务曲线,由此得到了最大时延、所需缓冲区大小、输出突发量等实时业务流的主要参数解析表达式;利用推导所得结论计算了实时业务流的最大网络时延。     

Ultra-Mat：基于平面波的第一原理异构计算软件

基于平面波的第一原理计算方法是目前材料科学中最常用的方法,但传统的CPU并行计算遇到可扩展性瓶颈,无法改善其求解的绝对速度。系统地介绍了利用图形处理器（graphic processing unit,GPU）加速技术开发的大规模第一原理材料计算软件：Ultra-Mat。该软件对第一原理平面波算法进行了系统的算法设计和软件实现：（1）通过采用并行方案,实现了快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）的GPU局部操作;（2）设计了基于数据压缩的混合精度算法,显著减少了电子结构计算部分的MPI（message passing interface）通信;（3）完成了逾90%代码的GPU实现,目的是最大限度地减少中间流程,以避免CPU-GPU切换引发的数据传输,这是GPU应用中公认的性能瓶颈。测试结果显示Ultra-Mat具有很好的计算性能,对于512原子的GaAs系统,在电子结构计算部分,使用256 GPU卡相比4096 CPU核心有18倍的加速。