基于动态手势的人机交互系统的研究与设计

本文描述一个基于手势手套、无线中继控制站、上位机端等部分组成的包含手势采集、传输、识别控制及处理的系统。手势手套主要由弯曲传感器、陀螺仪加速度计、电阻电压转换电路和无线通信模块组成,来实现手势信息的采集、去噪、前压缩、解算等功能,并通过无线通信将实时手势信息交付给上一层;无线中继端将其与多种传感器电路、显示屏、摄像头、通信接口和常用的工业控制接口等集成到一块上,采集其他传感器信息结合前级的手势信息,在短时间深度上对多种信息进行融合并通过控制算法输出给控制器件。上位机主要负责手势信息的建模还原和更长时间序列上和多维度的信息处理;网络云端可以实现手势信息的大数据处理、匹配和远程交互等功能。经实验检测达到了理想的设计要求。     

基于单片FPGA的多通道磁共振成像接收模块

提出了一种基于FPGA的多通道磁共振成像接收模块,能对多个独立通道的磁共振信号进行直接采样、数字下变频,以及数据流控制,并对其进行了成像实验. 设计中采用Xilinx公司的系统级DSP开发工具--System Generator对FPGA内部所有功能进行建模、仿真并生成相应的硬件描述语言. 模块的采样速率为80MSPS,能灵活实现1 kHz~1 MHz范围的可变接收带宽,适用于1 T以下的磁共振成像系统;在单片FPGA内完成1~4个通道采样信号的数字正交解调,抽取滤波和数据流的处理,并可扩展至8通道. 实验证明模块具有体积小,集成度高,可重构性强和成本低等特点,为磁共振成像谱仪的多通道接收系统提供了一种高性能的数字化解决方案.     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

一种用于fMRI的温度觉刺激装置的设计与验证

介绍了一种用于功能磁共振成像(f MRI)的温度觉刺激装置的设计与验证,该装置能够用于f MRI温度觉的脑功能研究,满足温度觉f MRI实验的自动化刺激要求.整个刺激装置设计了以微控制器为核心的控制电路,通过数据采集卡能够与上位机Lab VIEW软件进行数据通讯,并将获取的数据通过特定的串口协议传递给数字PID温控模块,实现对刺激端温度的精确调控.最后,使用该刺激装置对多名被试进行了温度觉的脑功能实验,实验结果验证了该设计的可行性.     

磁共振信号并行高速接收系统设计

针对低场磁共振成像系统,该文设计了一种紧凑灵活的信号接收方案,实现对多通道磁共振信号的高速采样与直接数字解调. 系统采用高速模数转换器(A/D)对磁共振信号直接采样;以单片数字下变频器(DDC)--AD6636, 完成4路采样信号的数字解调;以数字信号处理器（DSP）作为控制器,实现对AD6636的配置以及I/Q数据的读取. 信号采样频率可达100 MSPS,适用于1 T以下的系统. 实验证明该设计具有结构紧凑,采样速率高,配置方便快速,滤波器设计丰富灵活等特点,为磁共振成像谱仪的研制提供了一种高性能的信号接收方案.     

基于DSP+FPGA的新型弹载计算机设计与实现

以某型号导弹飞行试验为研制背景,设计出一款精度高、通用性强的新型弹载计算机。该弹载计算机以高性能DSP和FPGA为系统框架,通过其丰富的外围接口和强大的处理能力,结合AD5764转换模块、MAX3490通信模块、ADUM1401四通道数字隔离器和ULN2801达林顿管驱动器组成的离散量输出等模块,解决了弹载计算机与弹上飞控部件之间复杂的并行数据处理以及多种控制算法实时解算问题,具有体积小、重量轻、精度高、实时性好等特点。经过多次飞行试验表明,该弹载计算机具有较高的可靠性和稳定性,应用前景非常广泛。     

基于PCIe高速总线的飞秒激光测距信号采集系统设计

设计并实现了一种基于PCIe高速总线接口的飞秒激光测距回波信号采集系统。该系统以FPGA为控制核心,集成了数据高速采集、数据高速存储和PCIe高速DMA传输控制。设计了PCIe接口传输驱动和上位机程序。通过系统测试,验证了该系统性能稳定、功能完备。将飞秒激光测距中的多种设备集成在一块FPGA板卡中,提升了系统的集成化。     

基于NIOS II处理器的USB双向数据传输系统

介绍了一种双向数据传输系统设计方案和实现方法,采用USB2.0接口芯片CY7C68013A与FPGA相结合构建硬件系统,FPGA内嵌NIOS II软核处理器负责数据处理;系统通过USB接口向上传输数据到上位机,结合基于VC++开发的数据传输控制软件平台,发送控制命令及数据到硬件系统端,从而实现USB接口的双向数据传输功能;详细描述了系统的硬件电路设计和软件实现过程,实验证明该系统具有高速、便携、通用性强的特点,系统数据最高传输速度达到33 MB/s,且工作稳定可靠。     

基于FPGA小型化谱仪控制台的设计

针对核磁共振波谱仪中控制台的功能需求,考虑到仪器小型化的趋势,提出了基于FPGA和ARM的小型化控制台设计方案. 该方案具有体积小、处理速度快、控制精准、开发周期短和成本低等特点. 该文着重介绍了FPGA在系统中的功能实现,包括命令字接收、参数配置、脉冲发射和数据采样模块. ARM嵌入式模块实现控制台与上位机的以太网通信,以及和FPGA的高速并行总线通信,使控制台内部运行不受网络状况的干扰. 最后针对该设计方案提出几点改进建议.     

智能型霍尔效应实验仪及无线联网系统

利用低功耗单片机、触摸屏、ADC及无线传输等模块,结合计算机网络技术完成了智能型霍尔效应实验仪的硬件系统设计.使用C语言设计了学生实验数据的教学管理软件,智能型霍尔效应实验仪与上位机之间的数据通信使用无线串口模块.该实验系统不但涵盖了传统的霍尔效应实验项目中全部的实验内容,还实现了实验数据的自动储存、无线传输以及上位机对上传实验数据的管理.     

多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计

当前临床高场磁共振成像（MRI）系统要求成像仪控制台支持16个甚至32个接收通道，可以频繁和高速地进行数据传输并支持快速成像．基于此要求，本文研发了一个基于PowerPC处理器的数据传输模块，将其集成于自行研发的MRI成像仪控制台中，用于成像过程中控制台与计算机之间数据的高速传输．该模块以飞思卡尔公司的高性能PowerPC处理器—MPC8270为核心，运行嵌入式Linux操作系统．处理器与用户计算机之间通过百兆以太网连接，使用局部总线连接控制台的序列运行模块和数据采集模块（数量可扩展）．处理器响应数据采集模块发来的中断请求以快速读取和上传数据．本设计通过驱动程序的设计以保障响应的速度与可靠性．成像实验表明此设计方案能够满足多个接收通道数据快速获取与传输的需求．     

基于智能数据采集器的研究与实现

针对目前各行业数字化、智能化产品应用日趋广泛，数据的获取、传输、分析、应用尤为重要，如何避免采集设备接口单一、功能固定、实用性差等缺点，提出采用ARM嵌入式工控模块M9080-N20为基础，采用VK3266串口芯片扩展UART串行接口，提出基于73K222AU调制解调器、HR219307变压器实现采集器二线模拟通信，并支持以太网、CAN总线和UART串行通信，可以有效解决数据远程采集、传输和控制，适用于特殊环境设备故障检测、诊断和抢修。实验结果证明，智能数据采集器不仅具有多种型号设备故障诊断功能；还能实现野外快速通信组网，不同类型设备数据远程采集、传输、分析和控制功能，在军民融合产品上具有广阔的应用前景和实用价值。     

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

飞行器遥测设备与综控机一体化设计

随着新一代飞行器技术的快速发展,对其体积、航程以及信息化程度的要求越来越严格。为此,提出了飞行器遥测设备与综控机的一体化设计,利用的数据监测与处理模块替代传统飞行器上单独的遥测设备,将其集成到综控机当中,大大节约了飞行器空间,提高了其信息处理与监测能力。该模块基于NandFlash存储器、DSP/BIOS实时操作系统千兆以太网接口以及PCM接口,能够实现大量数据的实时存储与传输。经大量试验证明：NandFlash存储器能够可靠的记录大量实验数据,千兆以太网接口可以很好的实现飞行器系统与测试设备之间的高速数据传输,通过PCM接口能够组织完成遥测数据的实时发送,既具备传统遥测设备的功能,又提高了数据处理、存储与监测的能力。     

可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

针对高光谱成像需求,设计了一套可见/近红外实时成像光谱仪.光谱仪基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)分光器件进行设计,光谱带宽为1.3μm,其中可见光相机工作在400～1000 nm波段,近红外相机工作在1000～1700 nm波段.光谱仪控制系统以现场可编程门阵列...     

高能X射线工业CT数据传输系统的设计

 针对高能X射线工业CT的特点,开发了基于USB2.0的数据传输系统。该传输系统主要包括USB2.0接口部分和传输控制部分。USB2.0接口部分使用Cypress公司的EZ-USB FX2系列CY7C68013A芯片,配置为从属FIFO接口模式,通过块传输方式将数据传送给上位机。传输控制部分使用Altera公司Cyclone系列EP1C6Q240C8N芯片,定义缓冲区接收来自探测部分的数据,产生逻辑控制信号和时序信号,发送数据到USB的端点缓冲区。测试表明该传输系统易于扩展,占用系统资源少,传输速率高,满足高能X射线工业CT数据传输的要求。     

A data transmission method for particle physics experiments based on Ethernet physical layer

Due to its advantages of universality, flexibility and high performance, fast Ethernet is widely used in readout system design for modern particle physics experiments. However, Ethernet is usually used together with the TCP/IP protocol stack, which makes it difficult to implement readout systems because designers have to use the operating system to process this protocol. Furthermore, TCP/IP degrades the transmission efficiency and real-time performance. To maximize the performance of Ethernet in physics experiment applications, a data readout method based on the physical layer(PHY) is proposed. In this method, TCP/IP is replaced with a customized and simple protocol, which makes it easier to implement. On each readout module, data from the front-end electronics is first fed into an FPGA for protocol processing and then sent out to a PHY chip controlled by this FPGA for transmission.This kind of data path is fully implemented by hardware. From the side of the data acquisition system(DAQ),however, the absence of a standard protocol causes problems for the network related applications. To solve this problem, in the operating system kernel space, data received by the network interface card is redirected from the traditional flow to a specified memory space by a customized program. This memory space can easily be accessed by applications in user space. For the purpose of verification, a prototype system has been designed and implemented.Preliminary test results show that this method can meet the requirements of data transmission from the readout module to the DAQ with an efficient and simple manner.     

ER-200D-SRC型EPR谱仪微机系统的改造

详细叙述了德国BRUKER分析仪器公司ER-200D-SRC型EPR谱仪与IBM PC/386微机联机的软硬件系统,该系统综合了仪器的自动磁场扫描控制,数据采集累加和数据分析处理及数据绘图、打印等各项功能。其硬件由IBMPC/386微机及二大接口模块组成。一块为商品化的12位A/D、D/A接口卡,另一块为自行设计的以INTEL-8255可编程通用接口电路为主体的数字量输入输出控制接口卡,可分别独立地插入PC机的扩展槽中,其软件采用C语言编写,具有菜单式、结构化、模块化、汉字工作提示、实验数据实时屏幕绘图、实验参数实时显示等特点,用户界面良好,该系统恢复并提高了原谱仪的整体性能,具有一定的推广价值。     

基于双模接口的测试系统设计

为了对飞行设备进行各种性能参数的测试,同时避免因环境因素而带来的数据传输不稳定的问题,使用双模接口(以太网接口与USB接口)实现上位机与测试系统的通信,通过对采样电路进行优化产生多路高精度信号并实时监测接收返回的群信号。经实验证明,系统完全可以完成各种环境中的功能测试,并提高了系统测试精度与传输数据的可靠性。