Linux下的PCIE同步时钟卡的设备驱动程序开发

为了给系统提供准确的同步时间,向各种自动化装置（如故障录波和数据采集等设备）提供高精度同步绝对时标,能够统一系统中各部分的时间基准,可以在系统发生故障后,为分析故障的情况及开关动作的先后次序提供有力的依据。因此设计了GPS 北斗双系统接收机制作而成的同步时钟源,可接收美国GPS（全球定位系统）卫星和我国北斗卫星发出的定位和时间信息。采用了当今计算机最新PCIE总线用来将计算机与时钟卡进行通讯,获取时间信息。介绍了Linux下PCIE同步时钟卡的驱动程序设计,简要分析了同步时钟卡的系统框架和工作原理,详细阐述了Linux下字符设备驱动开发流程,最后完成了Linux下PCIE设备驱动程序的开发和实现。通过实验验证了驱动程序的完备性和正确性,能够准确读取GPS或者是北斗系统接收机的时间信息。     

Linux下PCI同步时钟卡的驱动程序设计

为了解决在电力系统中存在的故障录波问题;能够向整个电力系统提供高精度的同步时标,统一整个系统的时间,为分析当系统发生故障后的故障发生地点提供有力的依据;为此设计了PCI同步时钟卡,该时钟卡可以接收GPS或者北斗卫星提供的时间信息;上位机采用PCI总线协议与时钟卡获取的数据进行交互;将电力系统发生行波故障时产生的峰值电压作为中断信号,在Linux下当中断信号到来时就读取同步时钟卡的时间信息以此判断故障发生的位置;为此详细介绍了Linux下字符设备开发与中断机制的实现。最后在Linux下编写PCI设备驱动程序,通过实验验证了在中断信号到来时,该设备能够准确的读取GPS或者北斗卫星发出的时间信息并且经过多次测试未发现中断丢失的情况,证明该驱动程序的正确性和可靠性。     

一种遥测系统中信号源的设计

在遥测系统中,信号源能否完全模拟测试系统所需信号是保证整个系统高可靠性的核心;设计以FPGA为控制芯片,通过PCI总线实现与上位机的通信,结合硬件和软件的综合设计完成了模拟信号、时间指令信号及可变频脉冲信号的稳定输出。经长期实验表明:模拟信号输出稳定,输出误差±30 mV,脉冲信号可按照要求准确输出不同频率、固定个数的脉冲,且系统数据传输速率可达到40 Mbps。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统。针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计。搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性。仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

基于北斗的高精度时空服务设备的研制

为提供基于北斗的高精度授时/定位服务,设计了一种小型化、多通路的时空服务设备。该设备采用高性能多核DSP和FPGA作为主处理器,实时采集和处理北斗卫星数据,从而为终端提供精准的北斗时间/位置,以及北斗短报文通信功能。同时,利用设备内部高性能恒温晶振产生与北斗时间高度同步的时间基准,为卫星失锁时提供可靠的守时数据。此外,为满足不同设备使用需求,主处理器进行了多种类型接口的扩展。经多台设备试验证明,该设备提供的授时、守时以及位置等各项信息精度指标均满足设计要求。     

基于FPGA和有限状态机的守时系统设计

通过对现阶段守时系统实际应用情况和技术特点的分析,提出了一种新的守时系统设计方案,设计了一个基于FPGA和有限状态机的守时系统;采用恒温晶振组成本地时钟,与GPS/北斗时钟源共同作为系统的输入信号,利用FPGA设计守时系统的基本电路和有限状态机,并对调频调相部分和外部D/A转换电路进行控制,实现本地时钟与时钟源完全同频同相输出,从而快速获得高精度的时间基准,并能在GPS/北斗失锁后对时钟源信号进行保持,实现通信系统的时间同步。     

塑料光纤通信650nm单片集成光接收芯片研究EI北大核心CSCD

设计了一种用于塑料光纤通信的650nm单片集成光接收芯片,包括光电探测器、跨阻前置放大器、单双端转换、差分放大器、输出缓冲器及失调电压补偿电路.基于合理假设与近似,从稳态连续方程和边界条件出发,分析了探测器的光谱响应;采用拉普拉斯变换方法,分析其频率响应.采用0.5μm BCD工艺流片,光接收芯片版图面积832×948μm2进行测试,结果表明5V反向偏压下,探测器在650nm的响应度为0.26A/W;光接收芯片在180Mbps速率及误码率小于10-9情况下,灵敏度为-14.6dBm;在100Mbps非归零伪随机二进制序列信号速率及误码率小于10-9情况下,能得到清晰的眼图.     

无线激光通信在高速视频传输中的应用

利用无线激光通信传输速率高的优势,设计并实现了一套622Mbps视频传输系统。将视频转换、数据处理、激光收发等功能集中在单块电路板上,提高了灵活性。使用片内异步先进先出队列（FIFO）组成乒乓操作,对连续视频数据流进行有效切换控制。采用曼彻斯特编码较好地从接收信号中恢复出数据和时钟,有利于接收串行数据流的边界检测和同步。实验表明,本系统可以稳定地传输视频,满足地面距离应用的需要,为进一步研究激光通信各项技术提供了平台。     

捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法。仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05m/s,位置精度达到±3.2m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

基于GPS和短波的高精度时钟系统研究与设计

介绍了全球定位系统GPS、短波授时技术;在对高稳恒温晶振及其频率特性进行分析的基础上,设计了一种基于GPS卫星、短波无线电授时的高精度时钟系统;系统通过利用GPS接收处理模块、短波授时接收模块得到的秒脉冲信号、时间信息,经过信号检测,时延修正处理、性能优选,脉冲数量统计、脉冲滤波与卡尔曼算法处理、PWM脉冲调压控制,实现对高稳恒温晶振频率的校准,获得一个短期及长期频率准确度都比较优良的时间频率标准,同时利用校频后恒温晶振分频出的1 pps信号对RTC时间芯片进行校准,对外输出高精度时间信息;对恒温晶振校频系统的基本工作原理及关键技术进行了详细说明,试验结果表明,在时间不长于1 h内,频率准确度优于0.9*10-9;该系统实用方便,达到了将恒温晶振校准到较高指标的目的。     

IIC总线和LVDS在高速数据传输接口电路中的应用研究

当前在高速数据系统中,LVDS接口已被广泛应用,为实现同系列设备之间的智能识别、自动握手以及LVDS高速数据链路通信质量的检测,利用FPGA的IO电路结构,设计一种模拟IIC总线协议电路,该IIC总线高效地实现设备之间的信息双向传递;同时利用FPGA内部丰富寄存器资源设计PRBS码型电路来检测LVDS接口芯片电路误码率。实际测试表明该多通道LVDS传输方式在2米长电缆连接能够实现数据的稳定、低误码率传输,并且在时钟频率为100MHz时,数据传输速率高达4.68Gb/s。     

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。     

基于FPGA的MDDI数据处理电路实现

介绍了一种基于FPGA的MDDI(mobile display digital interface)数据处理电路设计;基于单片集成AM-OLED驱动控制芯片的设计需求以及并行数据总线在移动显示设备上存在的不足,设计了MDDI数据处理电路;MDDI作为一种高速串行移动显示数字接口标准,具有连线数量少,信号传输可靠性高,低功耗等特点,广泛应用于移动显示终端领域;所设计的MDDI Type2主端数据处理电路采用两级状态机控制内部电路,主状态机用于控制从状态机的状态切换,从状态机则用于实现MDDI数据的生成;通过加入可配置寄存器,实现对数据包生成和接口模式的控制;采用Verilog语言编写RTL级代码实现MDDI Type2数据处理电路软核;使用Xilinx工具综合的结果表明,该数据处理电路能够支持480-RGB×320、26万色的AM-OLED显示屏,数据传输速率可达180 Mbps,其性能指标满足系统设计要求。     

新一代DCS中智能温度监控系统设计与实现

传统的分布式温度监控方法存在费时费力、不便应用在特殊环境、不便用于多点融合监控等弊端,设计并实现了新一代DCS智能温度监控系统,通过核心为ARM7LPC2292芯片的下位机及时调整全部温控点的温度,自主设置温度、显示实际温度与报警;采用核心为89C51微处理器模块,将上、下位机的信息互相传递,确保上位机随时查询温度信息;通过CC2530终端节点实时采集测温终端的温度数据,将温度数据无线发送给CC2530协调器节点,不在采用传统的中转服务器方式,而是采用协调器节点通过串口与上位机进行通信,并在上位机中进行温度数据的处理和存储。软件设计过程中,对系统监控过程中上位机和下位机间的主从通信方式进行详细分析,并给出了系统温度监控数据通信传输的流程图,分析了系统实现温度监控的数据库访问代码以及温控曲线显示代码的设计。实验结果说明,所设计系统性能好、操作简单、控制准确率高。     

Multi-level quantization and blind equalization based direct transmission method of digital baseband signal

The direct transmission of digital baseband signals has practical significance in the field of Ethernet terminal connection, high-speed digital communication, data transmission of various types of information peripherals. The signal amplitude gradually decays while the transmission distance increases. Also the attenuation is proportional to the signal frequency, resulting in signal distortion and receiving error. It is a common method for digital baseband signal transmission to use pre-emphasis chip and equalizer chip to improve the transmission quality with a wide range of mature applications. This paper describes a new type of digital signal transmission method, as the receiver using analog-to-digital converter, instead of equalizer chip, to achieve the multi-level quantization of receiving time-domain data waveform. The waveform of the transmitted digital high and low level signal is sampled into multi-bit values. Then, the paper realizes adaptive frequency domain equalization based on soft threshold and makes use of multi-level quantization soft information for error correction. Error correcting code is mainly used to correct the error caused by the channel bandwidth limit, external noise or interference in the process of data transmission, so as to improve the stability and reliability of the transmission. The paper uses the two-stage error correcting codec system based on both Turbo and BCH coding, to achieve the high performance of Turbo code, and good characters of respond time and complexity. The transmitter outputs 12.5 MHz pseudo-random sequence through a 199.93 meter unshielded balanced twisted pair transmission medium. And the receiver circuit using a 62.5MSPS analog-to-digital converter over-samples the waveform to 8-level quantity. The output error of a 65536 bit pseudo-random sequence is less than 8 bits, and the error correction can be further improved by 8b-10b codec. Compared with the traditional pre-emphasis and balanced interface ICs connection, the method described in this article has the advantages of longer transmission distance, better flexibility and wider scope of use.     

基于W5300的多通道模拟信号源的设计与实现

为产生飞行器测试所需的多种模拟信号:3路RS422信号、8路RS485信号、7路个数频率均可调的脉冲信号、以及6路多种带电指令,设计了基于以太网技术的高速模拟信号源。信号源由FPGA实现中央逻辑控制,采用统一的数字通信协议,通过以太网接口芯片W5300与上位机完成速率达40Mbps的通信,实现了多路模拟信号的高速远程传输。试验表明,该系统可靠性高、通用性强,能够高效全面地完成对飞行器的各项功能测试,满足项目需要。     

利用布拉格光栅阵列实现二维光码分多址的研究

利用布拉格光栅阵列,实现了在波长和时问上的素数跳频码的编解码。利用该编解码器,完成了在两个发送用户和一个接收用户的条件下,传输速率从20Mb／s到1．4Gb／s的光码分多址通信系统。研究了当系统传输速率超过相邻布拉格光栅间距限制条件时,系统的性能变化情况。结果表明当用户数不超过(3／2)Ps(素数跳频码的扩展因子)时,速率超限对系统性能基本无影响。在同样误码率要求条件下,地址码较长的系统,传输速率可以达到限制速率的2～3倍而不会造成明显的系统性能下降。这表明相邻布拉格光栅间距条件所限制的系统速率并非不可逾越的。