用于SCA ASIC测试的数字读出模块设计

高速开关电容阵列(SCA)具有高速采样、低功耗的特点,基于SCA的高速波形数字化是目前高精度时间测量的一个重要研究方向。为此,我们开展SCA芯片的研究,目前已设计完成原型ASIC设计,并正在进行后续版本的改进设计。为便于未来多版本ASIC的测试和评估,需设计具有一定通用性的数字读出模块,本论文工作主要介绍此模块的设计工作以及相应的数据读出软件。数字读出模块基于FPGA实现对待测ASIC的控制、配置及数据读出,采用DDR3片外存储芯片,使用USB3.0等接口进行数据传输;上位机软件基于Python3.7设计,实现了数据采集与波形绘制等功能。目前已使用设计完成的数字读出模块对第2版SCA ASIC进行了初步的测试,测试结果表明,此读出模块工作正常,且SCA芯片输出结果符合预期。     

基于USB的卫星通用化地面测试软件的设计

本文将软件工程中的组件技术引入卫星测试领域,提出了利用测试功能组件构建通用化测试软件的设计思路。首先,对现有卫星型号的地面测试任务做共性研究;其次,总结通用化测试软件的研制需求;然后,进行软件概要设计和详细设计;最后,软件实现。经验证,本文提出的基于USB接口的卫星通用化地面测试软件,通用性强,能较好的满足多个分系统单机设备的测试要求。     

面向服务的AI-ESTATE故障诊断系统建模

测试和诊断的融合可以提高武器系统的维护效率,但是随着武器装备的升级改造就带来了原有的诊断知识难共享、诊断推理软件难以互操作、难重用,诊断功能难扩展的问题;AI-ESTATE标准规范了诊断知识和数据的标准化描述和诊断推理机的服务接口,为知识互换和软件可移植提供了条件;论文研究了面向服务的AI-ESTATE开放式故障诊断系统的体系结构和信息传递模式,分析了推理机模型管理服务和互操作服务;然后运用静态诊断模型服务关系图和UML时序图分析了AI-ESTATE服务在诊断模型编辑、索引等功能实现中的交换流程,运用动态诊断模型的UML时序图分析了AI-ESTATE互操作服务在故障诊断系统运行中推理机与其它组件的动态交互过程,为开放式AI-ESTATE智能诊断系统的开发奠定了基础。     

指控装备通信接口可重构测试系统软件框架设计

指控装备通信接口种类繁多,每种接口的测试需求也不尽相同,传统接口测试系统大多仅针对某个厂家的具体设备和接口开发,功能单一,软硬件重用率低,更新维护成本高。针对上述问题,分析总结了指控装备通信接口的接口特性和测试需求,通过深入研究小型化SCA技术,设计了满足通信接口可重构测试需求的自定义中间件和自定义核心框架,完成了可在通用小型硬件平台上实现的指控装备通信接口可重构测试系统软件框架。由系统典型测试流程图可看出,用户仅通过更改应用组件和系统配置即可实现对多种通信接口的可重构测试,增强了测试系统的通用性和灵活性,提高了测试系统软硬件的重用率,降低了接口测试系统的开发和维护费用。     

机载无线电导航系统级接口仿真平台研究

根据机载无线电导航相关组件的特点,设计了基于ARINC规范的系统级接口仿真平台,能够完成对相关机载无线电导航组件的ICD(接口控制文档)进行接口数据仿真。首先对该仿真平台的功能和特点进行了介绍,然后给出仿真平台具体的硬件和软件实现方法。创新之处在于仿真平台设计过程中将待仿真的ICD与具体仿真软件分离,除此之外,仿真平台部分数据交互采用面向无连接的通信协议UDP,在一定上增加了仿真平台的通用性和布局灵活性。目前该仿真平台已成功应用于我国某型飞机的导航系统仿真实验中。     

基于开关电容阵列ASIC芯片的多通道波形数字化系统设计

基于开关电容阵列（SCA）技术可以实现超高速的波形数字化。本研究是基于实验室设计完成的FEL_SCA芯片进行8通道2 Gsps的波形数字化模块的设计,电路的配置和读出控制功能集成在单个FPGA中完成,此外该模块还包含SDRAM缓存及USB接口。目前已在实验室环境下对其进行了直流电压测试、瞬态波形测试和带宽测试,测试结果表明,在FEL_SCA芯片的输入动态范围100 mV~1 V之间,本波形数字化模块的INL好于1%,通道的RMS噪声约为1.76 mV,带宽约为450 MHz,达到设计目标。Switched Capacitor Arrays (SCAs) can be employed to achieve high speed waveform digitization. In this paper, we designed an 8-channel 2 Gsps waveform digitization module using four SCA chips named FEL_SCA which was designed in our laboratory. In this module, we used a FPGA device for data readout and circuit configuration. Besides, a 128 Mb SDRAM and USB interface were integrated in this module. We have also conducted DC voltage tests, transient tests and bandwidth tests on this module. The results indicate that in the signal voltage range 100 mV~1 V, the INL is better than 1%, the RMS noise is about 1.76 mV and the -3 dB input bandwidth is 450 MHz.     

浮力调节软件的单元测试技术研究

为了提高嵌入式软件的单元测试效率,同时能达到很好的测试效果,针对嵌入式软件制定单元测试充分性准则和单元测试策略,并使用测试工具对嵌入式软件进行单元测试具有实际意义;以浮力调节软件为例,通过研究基于控制流的单元测试充分性准则,结合浮力调节软件的单元测试需求,提出了针对浮力调节软件的单元测试充分性准则;同时,考虑到圈复杂度和函数节点数对函数正确实现的影响,制定了基于优先级的单元测试策略;利用自动化单元测试工具Testbed搭建了浮力调节软件动态测试环境,通过代码覆盖率分析,帮助创建测试用例以达到单元测试充分性要求,从而实现了浮力调节软件单元测试自动化;在自动化测试工具的帮助下,结合单元测试充分性准则和单元测试策略,最终实现严格而高效的单元测试。     

基于FPGA的G.SHDSL接口设计与实现

为提高G.SHDSL接口灵活性,降低接口实现和维护成本,通过分析研究ITU-T G.991.2 G.SHDSL推荐标准,结合FPGA强大的数字处理能力和可重配置能力,搭建了以FPGA和AFE1230模拟前端芯片为核心的硬件平台,并通过Xilinx ISE14.6开发套件在FPGA上进行软件编程,设计实现了基于FPGA的G.SHDSL接口。仿真实验结果表明,该接口功能实现正常,工作稳定,并允许用户通过修改程序代码和系统输入来实现对接口的动态配置和维护更新,有效地解决了传统G.SHDSL接口灵活性差和维护成本高的问题,并为其它信号接口系统的设计实现提供了有益的参考。     

基于REST构架的油田设备管理系统软件的设计

研发的油田设备管理系统软件可完成设备的静态信息管理、设备动态信息管理、设备运行统计分析和设备维护等功能;系统以Eclipse作为开发平台,以Spring框架为开发模式,使用JSP进行具体开发工作,数据库使用企业级的Oracle数据库,通过Hibernate框架访问数据库,可以将实现业务逻辑的代码和数据库访问代码有效分开,使程序结构更加清晰,减少了软件维护的难度;文章详细介绍了软件的主要功能模块和系统的关键技术;该系统已经部署于油田现场,实现了对智能远程终端设备的初步的全生命周期管理,保障设备的安全运行。     

方位远探测声波测井仪数据采集控制软件设计*

方位远探测声波测井技术在近年来得到了快速发展,数据采集控制软件是测井仪器系统的重要功能模块,其主要功能是完成地面采集控制平台与井下仪器的实时命令控制与数据传输。方位远探测声波测井仪数据采集控制软件模块以仪器库的形式挂接到成像测井系统,软件主要由仪器初始化、数据采集、数据分析及处理、仪器参数设置、下发命令封装、文件操作、实时波形绘图显示、实时波形处理、数据回放、帮助系统等部分组成。在程序设计中采用了多线程编程技术,提高与测井主控平台进行交互的时效性以及程序的响应速度。实验室及现场测试表明,方位远探测声波测井仪数据采集控制软件的总体及各个功能模块运行稳定,能够完成现场应用过程中对仪器的控制、数据读取、数据分析及处理、文件记录以及与现场测井采集控制平台的数据接口等需求,为仪器的进一步功能优化升级和现场应用提供了基础。     

高动态范围激光雷达回波信号的全波形采集方法仿真研究

针对一些激光雷达系统中回波信号动态范围较大,难以对其进行强弱兼顾的高性能采集的问题,提出了利用高速数字化仪进行全波形采集,再配合算法软件处理的一种软硬件联合采集方法。对于其中的软件光子计数算法,还提出了一种脉冲甄别电压阈值的动态选择方法来提高计数准确度。为了对比验证方法的可行性,建立了光电探测采集的全链路器件仿真模型。基于一套优选器件的典型参数,仿真对比了全波形采集方法与现有方法的采集误差,验证了所提出的全波形采集方法及动态阈值选择算法的有效性与技术优势。该研究为高动态范围、微弱光信号的探测方法,提供了软硬件结合的新思路。     

质子治疗装置动态电源控制系统研发

针对质子治疗装置中主环动态电源多平台能量的引出需求,研制了基于开源平台的高速实时动态电源控制系统,该控制系统以开源平台Beaglebone作为顶层硬件接口,以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的控制器作为底层硬件接口,采用分布式的实验物理及工业控制系统(EPICS)进行远程控制。该系统可实时传输任意动态电源的输出参考电流波形数据,并结合定时系统与联锁系统,控制动态电源按预设电流波形进行输出,并实现多平台能量的引出。实验结果显示该控制系统能实现每秒最高十万条指令传输,百万次数据传输零误码率。同时,该系统结构灵活、扩展性强,可作为通用控制平台。     

基于LoadRunner自动化应用程序接口的舰船装备软件测试系统设计与实现

针对舰船装备软件接口交互信息量大,利用现有动态测试技术对此类软件开展测试工作时效率较低,自动化测试水平亟待提高的现状,归纳分析了舰船装备软件测试系统的主要能力需求,研究了接口协议形式化、测试用例自动生成、测试用例自动驱动、通信接口转换等关键技术,并以上述技术为基础给出了舰船装备软件测试系统的体系架构设计方案,进而实现了一种基于LoadRunner自动化应用程序接口(LoadRunner Automation API)的舰船装备软件测试系统,为舰船装备软件提供了一种可行的自动化测试手段;该测试系统主要包括测试管理模块、测试用例生成模块、测试用例驱动模块和数据收集与分析模块;采用该测试系统能够有效提高舰船装备软件的测试效率。     

ARM7全彩OLED驱动控制电路设计

介绍了一款全彩无源OLED模块的驱动接口电路及驱动程序的设计。系统采用ARM7系列的LPC2138为控制核心,分别设计了电源电路、下载电路、复位电路和接口电路,并向全彩无源OLED模块提供数据信号和控制信号,从而实现了分辨力为128128,65103色的动态全彩图片显示。设计了基于ARM7内核的OLED驱动电路实验系统,可显示红、绿、蓝单色以及全彩图片,为中小尺寸OLED提供了一种低成本、低功耗的单芯片解决方案。     

基于USB接口的远程安卓手机心电测量系统的设计

为了方便测量心电信号,设计了一种便携的基于USB接口的远程安卓手机心电测量系统;系统由检测模块、USB接口模块、安卓手机端软件组成;检测模块检测心电信号,并通过USB接口把信号发送到手机上,手机上的软件对接收到的数据滤波处理,还原出心电波形图,并计算心率;在心率异常时,软件可以自动发送波形截图到指定邮箱和手机;经测试,系统测量精度较高,工作稳定。     

基于持续集成的软件度量

软件度量是针对软件开发项目、过程及产品进行数据定义、收集和分析的持续度量化过程;持续集成工具上的的构建工程每天自动完成从版本库更新代码、静态检查、编译、出包、自动化用例测试等任务,在进行集成构建的过程中可以为软件度量提供多种相关的度量数据;结合工作实践,叙述了基于持续集成的软件度量的原理;软件度量管理涉及到的角色;软件度量实现过程;叙述了基于持续集成的两种类型的软件度量指标的定义以及提取方法;最后详细叙述了在软件度量过程中遇到的几个典型案例;工作实践表明在软件的开发过程中做好软件度量工作有助于软件开发部门控制、预测、和改进软件产品的质量与软件开发过程;从而提高软件质量和软件开发效率,降低软件开发成本。     

斩波法在激光微能量计标定中的应用

针对激光微能量测量的问题,提出一种激光微能量计标定新方法与装置。研究内容包括使用稳功率连续激光作为光源,通过基于斩波的脉冲发生器组件产生微能量的脉冲激光,分别使用脉冲宽度测量组件与功率测量组件进行采集、软件分析,计算微能量值及通过比对给出待标定能量计的修正系数,计算机自动控制。结果表明,该方法获得的脉冲激光波形稳定,脉冲宽度测量不确定度为0.08%,激光功率测量不确定度为0.25%,实现了对0.1 pJ～1 mJ的激光能量进行准确复现和传递。     

行波管电子枪阴极组件的热计算

 使用ANSYS软件对行波管电子枪阴极组件进行了热分析和结构分析，计算了阴极组件的简化模型的温度和热形变。同时将热分析结果引入行波管设计软件TWTCAD中计算热形变前后电子束的射程、注腰半径、导流系数和面积压缩比的变化，使TWTCAD的计算结果与实验值更为接近。热形变导致电子束各项指标的变化对实际行波管的设计有参考价值。     

基于ARM-Core4x 嵌入式软件平台的实现方法

针对基于ARM-Core4x微处理器的管脚功能可配置的特点,降低应用业务模块对硬件驱动层关注度及业务代码与驱动代码耦合性,提出了一种基于ARM-Core4x微处理器的嵌入式软件开发平台设计方法,该平台可提供了基于POSIX标准的硬件操作接口和操作系统及网络协议基本应用的接口,并通过子模块间逻辑调用机制的合理设计,实现了平台核心模块和应用模块独立编译且运行期间相互调用功能模块,实现开发平台的整体功能;通过对该平台软件的应用模块二次开发,减少用户应用开发对ARM微处理器硬件的关注度,使用户开发重点聚焦在应用及业务的实现上;实践证明,该软件平台可方便应用在低压继电保护装置以及智能化设备产品的开发,提高了用户应用开发效率和降低开发难度。     

基于配置文件的航天器供配电测试软件一体化设计方法

针对航天器供配电测试系统中信号种类繁多、软件构架通用性差的问题,设计了一种基于配置文件的软件设计方法,该方法适用于虚拟仪器应用软件的开发;软件涵盖了指令控制、参数测量、状态检测等功能,依靠对配置文件的修改,使得供配电测试系统根据需求进行调整;经实践证明此方法不仅提高软件的可扩展性、实现软件结构一体化,而且延长了软件的生命周期,在某航天器的供配电测试系统应用中取得了较好的效果;该方法为复杂的航天器供配电测试软件设计提供了一种通用架构。