基于USB3.0的高速读数盒设计

针对测试系统中USB2.0接口已不能满足当代测试速度需求,提出一种基于USB3.0和FPGA的高速读数的解决方案;该方案以FPGA为核心控制器,EZ-USB FX3被配置成Slave Fifo从模式;通过对DMA通道和GPIF II接口优化设计以实现指令的下传和数据的高速上传;经实际传输测试,该读数盒能在传输数率高达228 MB/s时依然能保持正确无误的高速传输。     

高速航电总线数据实时遥测技术研究

为了解决飞行试验中高速航电总线数据实时遥测的测试需求,研究了高速航电总线数据采集及实时遥测的测试技术;面对全新总线架构以及海量实时传输数据,传统的总线测试技术无法满足新的测试需求,设计了高速航电总线数据监听以及遥测传输的测试系统,成功将高速总线数据融合到网络数据采集技术及数字遥测技术中;实际的试验结果表明,该方案能够准确、有效地完成机载高速航电总线数据采集及实时遥测传输,该方案的成功应用,为今后相关的高速总线数据测试提供了重要的参考价值。     

超高速多通道瞬态测试系统软硬件设计技术研究

介绍采样频率为2~10 MHz的64通道超高速同步瞬态测试系统的设计技术,主要包括超高速瞬态测试系统的两类硬件架构设计及其软件架构设计;详细讲述基于PXI Express总线传输和高速RAID阵列数据持续流盘存储与基于大容量板载数据缓存和总线下载传输的测试系统硬件架构,并应用生产者/消费者结构与有限状态机结合的软件架构进行高性能测试系统软件设计;针对数十GByte海量测试数据的存储、回调编程以及多通道波形显示等系统软件设计关键技术问题提出解决方案;基于上述技术方案,设计了256 MB/s流盘速度连续采集时间达5 min以上的同步流盘测试系统以及10 MHz/Ch持续时间6.4 s的64通道超高速瞬态测试,满足瞬态测试的各种应用。     

基于Labwindows/CVI的无人机畸变测试系统设计

针对现代无人机电网电压畸变参数检测的需求,设计了一种基于Labwindows/CVI的无人机专用畸变测试系统;根据实际装备的需求,设计过程中注重便携的特点和模块化设计思想,完成了系统的硬件和软件设计;为了提高设计的准确性,该系统还采用硬件滤波和数字滤波两种滤波方式进行滤波;实际应用表明,该系统能够准确测出无人机电网的畸变参数与畸变频谱,且各项测试指标均达到了设计要求,能够满足无人机电网交直流畸变测试的需要。     

面向空间引力波探测的低噪声稳频激光器

基于未来卫星间激光干涉任务的需求,介绍了一种基于迈克耳孙光纤干涉仪稳频的1064 nm激光稳频系统,该系统采用全光纤器件,结构紧凑、体积小、可靠性强。通过拍频测试,得到该系统的频率噪声在30 mHz～1 Hz范围内小于30 Hz/Hz1/2,频率稳定度在积分时间为1 s和1000 s时分别为1.2×10-14和3×10-13。该系统的性能满足LISA任务对稳频激光的需求,有望应用于未来的空间引力波探测任务。     

一种遥测系统自动化测试平台的设计

为了满足运载火箭遥测系统集成验证的测试需求,同时提升测试设备的通用性,降低测试设备的研制成本,采用面向信号的设计思想,设计了一种简洁高效的遥测系统自动化测试平台;该测试平台基于PXI总线开发,通过采取多路复用开关与输入输出模块相结合的设计思路,可实现多参数的巡检测试及同时测试,使测试平台具有较好的通用性和灵活性,在硬件设备不做更改的前提下可适用于多型运载火箭的测试需求,同时研制成本大幅降低;通过接收解析箭上遥测数据,测试过程无需人工干预,实现了自动化测试与自动化判读;通过试验验证,该测试平台工作稳定,能较好地满足多型运载火箭遥测系统集成验证测试需求,同时该平台的设计方法为同类测试系统的设计提供了一种思路。     

一种多功能信号源系统设计

针对单一信号源无法满足测试需求的现状,提出了一种新型多功能信号源系统设计方案;详细阐述了信号源系统的硬件及软件设计,方案基于标准化、高速、可靠性三方面的考虑,硬件环境基于Compact PCI工控计算机,设计了3U CPCI结构的信号源板卡,配套软件采取模块化设计;该方案可实现多类型、多通道的高精度、高可靠性信号的独立输出和同时输出;实验结果表明,该多功能信号源系统稳定性好、可靠性高、使用便捷,满足设计需求。     

基于公钥基础设施的Hadoop安全机制设计

为了满足运载火箭遥测系统集成验证的测试需求,同时提升测试设备的通用性,降低测试设备的研制成本,本文采用面向信号的设计思想,设计了一种简洁高效的遥测系统自动化测试平台。该测试平台基于PXI总线开发,通过采取多路复用开关与输入输出模块相结合的设计思路,可实现多参数的巡检测试及同时测试,使测试平台具有较好的通用性和灵活性,在硬件设备不做更改的前提下可适用于多型运载火箭的测试需求,同时研制成本大幅降低;通过接收解析箭上遥测数据,测试过程无需人工干预,实现了自动化测试与自动化判读。通过试验验证,该测试平台工作稳定,能较好的满足多型运载火箭遥测系统集成验证测试需求,同时该平台的设计方法为同类测试系统的设计提供了一种思路。     

基于FPGA和DSP的机载高清VGA视频采集系统设计与实现

针对某新型机载视频测试需求的迫切性以及目前测试方法和设备不能满足试飞测试需求的问题,以TMS320DM6467T芯片为核心处理单元,采用FPGA和DSP设计技术,完成了机载高清VGA视频采集系统的硬件和软件设计,成功解决了该型机载视频的采集与处理,实现了对该机专用视频采集各要求项目的自动测试功能和自检功能;该视频采集系统已成功得到应用;实践表明,该系统能够满足测试需求,具有测试精度高、运行稳定、可扩展性好等特点。     

两种高速CMOS图像传感器的应用与测试

采用MI-MV13和LUPA-1300-2两种不同厂家型号的高速CMOS图像传感器,设计了分辨率为1 280×1 024的300～500 frame/s高速数字工业相机,并在实验室条件下对设计相机进行了关键性能指标对比测试,得到了光谱响应及量子效率、增益、动态范围、暗电流、读出噪声、光电响应非均匀性等测试结果。测试分析显示,LUPA-1300-2的峰值量子效率为50%,比MI-MV13的峰值量子效率高12%,与厂家的参考指标基本一致。测试结果证明:该测试方法正确,对两种高速CMOS图像传感器的关键性能指标的测试客观可信,所设计的高速CMOS摄像机的性能基本满足高帧频摄像的要求。     

两种高速CMOS图像传感器的应用与测试

采用MI-MV13和LUPA-1300-2两种不同厂家型号的高速CMOS图像传感器,设计了分辨率为1 280×1 024的300～500 frame/s高速数字工业相机,并在实验室条件下对设计相机进行了关键性能指标对比测试,得到了光谱响应及量子效率、增益、动态范围、暗电流、读出噪声、光电响应非均匀性等测试结果。测试分析显示,LUPA-1300-2的峰值量子效率为50%,比MI-MV13的峰值量子效率高12%,与厂家的参考指标基本一致。测试结果证明：该测试方法正确,对两种高速CMOS图像传感器的关键性能指标的测试客观可信,所设计的高速CMOS摄像机的性能基本满足高帧频摄像的要求。     

基于PCIE接口的光电图像采集系统设计与实现

在光电系统中,为了获得更高质量的光电图像,需增加传感器数量、提高传感器分辨率等,这使得光电图像采集系统采集的数据量剧增。为满足对大量光电图像数据的高速采集及实时显示,提出一种基于PCIE接口的光电图像采集系统,该系统以FPGA作为控制核心,利用专用桥接芯片PEX8311实现PCIE协议,采用模块化设计思想,并预留丰富拓展接口。测试结果表明,单通道采集实时光电图像数据与主机通讯实际速率达到170 MB/s,超出PCI理论带宽132MB/s约30%,能解决传统基于PCI接口的系统数据传输带宽不足等问题。     

基于PCI总线的红外探测器图像数据采集系统设计与实现

红外成像探测系统在调测过程中,通常需要完成探测系统输出图像和辅助信息的采集、保存和分析;根据红外成像探测系统输出信息的特点,文章介绍了基于PCI总线技术的红外探测器图像数据采集系统的软硬件设计方法和实现方案,解决了多种分辨率红外图像的实时数据采集、显示和储存问题;系统通过接受320*256以及640*512分辨率的图像进行测试;经过测试表明:通过使用DMA方式,PCI总线读取速率达到了49.0 MByte/s,可以准确无误地对多种分辨率红外图像和辅助信息进行高速实时采集,满足测试系统的使用需求,为红外成像探测系统的调测提供了坚实的基础。     

基于CH378的便携式高速数据采集系统设计与实现

针对数据采集系统在速度、容量和体积方面的需求,文中提出了一种基于FPGA的便携式高速数据采集系统方案,采用可充电锂电池作为供电电源,采用FPGA控制读写大容量Flash数据作为高速数据缓冲,控制USB接口芯片CH378完成对U盘的读写操作,实现大容量数据的可靠和便携存储;详细介绍了该测试系统的设计背景、硬件电路的设计依据、固件程序的设计思想和测试系统的具体实现;实验结果表明,该系统具有成本低、通用性强、可靠性高、便携式操作等优点,能够实现数据的高速采集,海量存储,实现了脱离计算机直接存储数据至U盘的功能。     

磁质谱仪控制系统的设计与研制

运用数字化处理、计算机网络等先进技术,实现对磁质谱仪的远程控制。简要介绍磁质谱仪工作原理。根据该磁质谱仪系统所包含的设备种类,设计了基于以太网的二级控制结构。实现了各种运行参数的远程调节、状态回读的基本功能,并设置了真空-高压/分析磁铁电源、门禁-高压/分析磁铁电源的安全联锁保护。针对触发控制延时时间在0~20 μs连续可调的极高要求,设计了一套触发束采系统。通过测试,系统获得了满足物理实验需求的谱图。经过数十小时的实验,系统运行稳定、操作性强,很好地满足了用户的实验需求。     

基于FPGA的地检系统设计与实现

系统是为某型号新一代航天载荷可见光通道设计;主要功能是实现可见光通道的图像的实时采集与获取,完成可见光通道的地面调试与性能检测;文中针对测试需求提出了完整设计方案和软硬件实现方法;系统采用Xilinx新一代低功耗现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心,通过自顶向下的程序设计方法完成硬件时序驱动和逻辑控制;系统主要完成了机械接口设计,CMOS探测器的电路设计与时序驱动,光电压信号的放大、滤波与数模转换,图像数据与上位机的传输接口设计以及上位机软件设计;高速数据传输通过USB接口来实现;经测试验证,系统功能良好,能很好地满足实际工程需求。     

基于PCIe总线的数据采集卡设计与实现

为了实现对多路高速光信号采集,利用FPGA设计基于PCIe总线的数据采集系统。对PCIe总线低速Slave通道与高速DMA通道的关键算法进行了研究。首先,介绍了数据采集卡的硬件构成及基本工作原理,提出了PCIe总线算法需要解决的数据传输问题;然后,分析数据采集卡PCIe总线低速Slave通道和高速DMA通道原理以及实现的关键算法。通过Modelsim和SignalTap工具分别对数据传输算法进行功能验证和在线仿真;最后,将设计数据采集卡互联PCIe上位机进行实际测试。实验结果表明,本设计PCIe总线采用X4接口模式,数据传输系统的数据上传峰值速率为615.38MB/s,可以满足稳定可靠、高带宽、模块化等要求。     

20GSa/s高速采集模块设计与实现

现代电子信号测试带宽已超过吉赫兹,对采样率达几十吉赫兹的高速数据采集与存储提出更高的要求,而现有的模拟数字转换(ADC)芯片只有几个吉赫兹的采集速率,不能直接满足对于超高采样速率的需求。文中提出了基于多片ADC并行交叉采样的20GSa/s高速采集与存储的设计方案,重点介绍了20GSa/s高速交叉采样的实现方式及误差来源和误差校准、交叉采样需要高速时钟的相位校准设计及具体校准方式、不同时钟域下160Gbps高速采集数据存储等核心技术,利用现有的高速ADC,最终实现了高达20GSa/s的数据采集与实时存储。     

基于DDR3 SDRAM的高速大容量数据缓存设计

为了满足对高清非压缩视频数据的实时采集要求,解决常用数据缓存因容量小、数据读写速率低等缺点带来的数据丢失问题,提出了一种基于DDR3 SDRAM的高速大容量数据缓存的设计方法;该方法采用了不同时域数据处理技术、高速数据存储技术以及总线优先级仲裁技术,实现了数据速率高达400 Mbytes/s的实时数据的高速缓存;实践证明,该数据缓存可应用于高清非压缩视频数据的实时采集系统中。     

液压泵试验台测控系统的设计与实现

为测试液压泵性能参数,设计了以工业计算机和PCI数据采集卡为核心,LabWindows/CVI为软件开发平台的液压泵试验台测控系统;以多线程技术设计程序,采用线程安全变量同步线程;采集、分析、显示系统参数,并利用滞环控制算法将油温控制在35~45℃之间,利用遇限削弱积分PID算法实现出油口、回油口压力控制;设计了人性化的报警功能;通过ODBC接口,每隔1s将系统运行参数存入数据库,以便分析故障;软件调试界面大大缩短现场调试时间;经过运行测试,系统满足设计要求。