基于CPCI总线的反射内存网络接口卡研制

反射内存网络具有协议简洁、组网简便、确定性延时等突出特点,因此在半实物仿真系统和分布式测控系统中有着广泛的应用;根据环形反射内存网络的组网需求,研制开发了一种具有CPCI接口的反射内存网络接口卡,实现了网络链路层和物理层的功能;同时,设计开发了Windows XP操作系统下的驱动程序,以API函数的形式实现了软件层的功能;研制中还构建了反射内存网络测试环境,进行了数据传输测试和DMA读写测试;实验结果表明基于CPCI总线的反射内存网络接口卡工作稳定、可靠,数据更新速率快。实验结果亦表明应当根据反射内存网络传输的数据帧数量适当的选用DMA或单次读写方式。     

基于云计算的大数据自动分类处理系统设计

随着现代网络技术不断进步,系统数据量也在逐渐增多。传统的大数据自动分类处理系统已经无法满足现阶段用户需求,其软件与硬件的设计都比较单一,存在能源消耗大、分类速度慢、处理时间长、内存占用率高等问题,为此,提出基于云计算的大数据自动分类处理系统的设计。首先设计系统硬件结构,主要包括数据采集器、数据处理器以及数据自动存储模块,并详细的介绍了各硬件结构;然后利用时域特征提取数据的算法对频域特征数据进行提取,从而实现数据自动分类处理系统的软件设计;最后对两种系统性能进行对比实验。实验结果证明,基于云计算的大数据自动分类处理系统的资源不仅占用率低,内存消耗小,而且数据库内存较大。该系统不但可以提高数据自动分类精准度,还能加快数据分类速度,从而使系统拥有更好的分类性能。     

基于紧致差分格式的高效时域有限差分算法

探讨一种基于紧致差分格式的高效时域有限差分算法(high-order compact-FDTD),该方法不仅提高计算精度,而且网格结点少、内存使用率和CPU时间大为降低.利用紧致格式FDTD方法实现无耗波导系统及光子晶体光纤中电磁波传播的数值模拟.通过计算实例验证算法的高效性.     

HD-SDI视频嵌入式图像采集系统设计

为了满足光电测量系统中以HD-SDI接口的数字相机的视频图像处理需求,提出了基于HD-SDI接口的嵌入式图像采集系统解决方案;应用FPGA与TI公司的解码芯片将HD-SDI数字视频的串行数据转换成为并行的图像数据以满足DSP等处理器输入需要;利用FPGA外部扩展一定容量的存储单元来缓冲和重组图像数据,并以特定顺序发送给DSP;图像数据通过DSP的EMIF接口以DMA方式存入DSP内存,从而实现对HD-SDI视频的图像数据采集;系统集成HD-SDI数据链路均衡、解码以及数据采集功能,为DSP的后续图像处理提供了可以无缝连接的数据源。     

嵌入式软件自动化测试系统研究

嵌入式软件系统的测试通常需要对其被控对象或者环境进行仿真,以进行硬件在环的闭环验证,在软件测试中很有必要将被控对象的实时仿真模型与被测系统连接起来进行闭环测试;在总结分析嵌入式测试领域新需求的基础上,提出了一种基于分布式仿真测试环境的嵌入式软件自动化测试系统;该系统具有较强的测试管理能力,以实时仿真机为核心,以及接口的模块化定制,实现了对系统动态特性的半实物仿真软硬件环境,很好地解决了嵌入式系统内存资源较少,与硬件紧密相关等问题。     

HL-2M装置等离子体放电反馈控制系统

通过对HL-2M装置极向场线圈的参数和初始等离子放电控制需求的分析，基于实时采集系统和反射内存实时数据传输的先进控制集成技术，完成了整个HL-2M初始等离子体放电反馈控制系统的设计。新系统实现了稳定的1ms控制周期和实时数据传输，同时解决了实时控制周期和数据传输的延迟。实验结果表明新设计的等离子控制系统能满足初始等离子体极向场线圈电流控制的需求。     

HL-2M装置等离子体放电反馈控制系统

通过对HL-2M装置极向场线圈的参数和初始等离子放电控制需求的分析,基于实时采集系统和反射内存实时数据传输的先进控制集成技术,完成了整个HL-2M初始等离子体放电反馈控制系统的设计。新系统实现了稳定的1ms控制周期和实时数据传输,同时解决了实时控制周期和数据传输的延迟。实验结果表明新设计的等离子控制系统能满足初始等离子体极向场线圈电流控制的需求。     

实时反射内存网络在试飞实时监控系统中的应用

围绕试飞实时监控系统的结构和现代飞机试飞和航空武器试验的特点,为满足实时监控时更高的实时性、可靠性要求,文章给出了基于实时反射内存网络的实时网络解决方案,并对实时反射内存网络与传统计算机网络进行了对比分析,通过试飞试验验证,证明是一种成熟、有效的试飞实时监控系统的体系结构。     

S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英）

在直线感应加速器控制系统中,可编程逻辑控制器（PLC）作为前端控制器被广泛应用于人身安全保护系统中,实现PLC于实验物理及工业控制系统（EPICS）中的输入输出控制（IOC）集成成为系统架构中必须解决的问题。为此,介绍了一种新型的基于S7 nodave设备驱动和异步通讯模块Asyn的IOC与PLC通信方法。该方法可实现IOC对S7 PLC过程映像区及内存变量的透明访问,而不需要制定通讯协议。分析了基于S7nodave和Asyn模块与S7 PLC的通信机制,并给出了应用实例。     

S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英文）

在直线感应加速器控制系统中,可编程逻辑控制器(PLC)作为前端控制器被广泛应用于人身安全保护系统中,实现PLC于实验物理及工业控制系统(EPICS)中的输入输出控制(IOC)集成成为系统架构中必须解决的问题。为此,介绍了一种新型的基于S7nodave设备驱动和异步通讯模块Asyn的IOC与PLC通信方法。该方法可实现IOC对S7PLC过程映像区及内存变量的透明访问,而不需要制定通讯协议。分析了基于S7nodave和Asyn模块与S7PLC的通信机制,并给出了应用实例。     

众核处理架构在水下航行器相位编码脉冲回波检测中的应用

针对宽带编码脉冲、多输入多输出等新型目标探测体制发展带来的运算量和数据存储需求剧增的问题,根据水下航行器相位编码脉冲回波检测算法的数据级并行特点,提出应用图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)众核处理架构,并从任务分配策略、数据处理流程、GPU硬件资源利用率和存储器访问等角度考虑,设计了算法在GPU上的并行实现框架。利用湖试数据测试了桌面级GPU平台、嵌入式GPU平台与基于多核数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)的传统航行器信号处理平台的性能,与多核DSP平台相比,嵌入式GPU平台在功耗、运算性能等方面更有优势。研究结果表明采用嵌入式GPU平台可大幅提升每瓦特性能指标并简化系统设计,能满足新型航行器探测系统大数据量、低功耗和实时性的应用需求。      

托卡马克脉冲电源实时控制系统设计

为提高托卡马克装置磁场电源的控制性能,实现对等离子体的先进控制,设计了基于LabVIEW RT和FPGA的磁场电源实时控制系统。根据等离子体控制对电源控制系统实时控制的要求,使用反射内存卡实现实时数据传输,应用实时操作系统来保证系统的确定性应用和系统的可靠性,采用NI 7813R系列数据采集卡实现对晶闸管变流器的控制。实验结果表明,该系统满足等离子体放电对电源控制系统实时性的要求,并具备较高的可靠性和稳定性。     

口腔手术综合治疗仪控制系统的设计与实现

口腔术综合治疗仪是口腔治疗必备的大型仪器设备,对各功能部件的控制及模块间协调要求严格;基于STC系列的51单片机设计了一种新型的控制系统,利用PWM控制方法解决了手术照明的无级调光问题;对反馈信号进行处理,实现了座椅的精确控制与位置记忆;设计了合理的电源与接口,可以外挂驱动多种相关手术仪器;高精度的电源监控电路,保证了系统的安全运行,实现了二次上电的状态恢复;通过上位机与网络,实现了对仪器的远程控制与维护。系统低功耗,低电磁辐射,抗干扰能力强。该系成功统应用于佛山某外资公司并实现产业化,效果良好,已远销各地。     

基于LabVIEW的旋转轮轴扭矩测试系统的设计

针对目前国内旋转动力机械动态扭矩测量中受环境因素影响大,精度低,稳定性差,操作使用不方便等问题,应用感应供电技术、无线通信技术、微功耗处理技术、虚拟仿真技术,设计了一种将WIFI无线传感器网络(WSNs)与虚拟仪器相结合的旋转轮轴扭矩测试系统,实现了动态扭矩参数的实时准确监测、在线校准、存储、分析、显示、预报预警及生成报表等功能,仿真和实测结果表明：该系统功耗低于0.05W,测量精度可达0.4%FS,动态响应好,操作简单,长时间运行稳定可靠。     

一种基于DSP+CPLD的低功耗实时红外成像系统实现方法

非致冷红外焦平面阵列(IRFPA)固有的非均匀性严重制约了系统成像质量,其输出动态范围大和监视器显示输出动态范围小也构成了矛盾。为解决这些问题,采用了复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计红外焦平面阵列输出驱动和视频编码芯片的显示时序,以高速低功耗数字信号处理器(DSP)为核心,实现了嵌入式红外图像实时采集与压缩校正硬件系统。提出了一种结合两点校正的灰度直方图统计阈值分段线性压缩变换算法,并进行了实验。结果表明,系统可以实时的对红外图像进行采集和压缩校正,处理后图像的非均匀性得到很好的校正,背景被抑制的同时目标和细节得到了增强。该方案简单可靠,电路功耗较低,可为小型化红外热像仪的研制提供参考。     

HL-2M 装置初始等离子体放电磁场电源实时控制系统设计

为满足 HL-2M 装置初始等离子体放电参数的需求,根据磁场电源的主回路拓扑结构设计了一套实 时控制系统。系统硬件架构基于 NI PXI 与 CompactRIO 控制器,采用基于共享内存网络的千兆光纤网络传输数据, 并在本地将中控传输的控制数据处理为对应的触发脉冲,具备很强的实时性与准确性。经过首次等离子体放电实 验的验证,磁场电源实时控制系统可完全满足首次等离子体放电的需求。     

大数据云中心虚拟机资源高效分配应用研究

为降低大数据云中心的能量消耗和实现资源的优化配置,提出一种虚拟机资源高效分配策略。 提出的策略对选定的特征上具备相似性任务分组的聚类进行定义,将各组任务映射到定制化的高效虚拟机类型。其高效指的是以最低限度的资源损耗成功执行任务。虚拟机的相关参数为核数量、内存量和存储量。虚拟机分配基于日志中提取的历史数据,并以任务的使用模式为基础。提出的资源分配策略以任务的实际资源使用量为基础,实现了能源消耗的降低。实验结果表明：不同聚类任务下,提出的虚拟机资源分配策略可以大幅节约能源消耗,具有较低的平均任务拒绝次数。     

Universal memory based on phase-change materials: From phase-change random access memory to optoelectronic hybrid storage

The era of information explosion is coming and information need to be continuously stored and randomly accessed over long-term periods, which constitute an insurmountable challenge for existing data centers. At present, computing devices use the von Neumann architecture with separate computing and memory units, which exposes the shortcomings of “memory bottleneck”. Nonvolatile memristor can realize data storage and in-memory computing at the same time and promises to overcome this bottleneck. Phase-change random access memory (PCRAM) is called one of the best solutions for next generation non-volatile memory. Due to its high speed, good data retention, high density, low power consumption, PCRAM has the broad commercial prospects in the in-memory computing application. In this review, the research progress of phase-change materials and device structures for PCRAM, as well as the most critical performances for a universal memory, such as speed, capacity, and power consumption, are reviewed. By comparing the advantages and disadvantages of phase-change optical disk and PCRAM, a new concept of optoelectronic hybrid storage based on phase-change material is proposed. Furthermore, its feasibility to replace existing memory technologies as a universal memory is also discussed as well.     

闭环光纤陀螺数字信号处理系统设计

针对光纤陀螺信号处理要求实时性高、算法较为复杂的特点,提出了一种以Xilinx公司的现场可编程门阵列XC6SLX16为基础的闭环光纤陀螺信号处理方案。根据光纤陀螺高精度和匹配性要求,对闭环信号处理系统关键的模数转换器和数模转换器的选择进行了理论分析,并对系统的硬件和软件进行了设计。对试验样机的测试结果表明,该系统能准确快速地实现光纤陀螺信号检测,体积小、功耗低、可靠性高,对光纤陀螺的工程化具有实际的参考意义。     

Cognitive radio adaptation for power consumption minimization using biogeography-based optimization

Adaptation is one of the key capabilities of cognitive radio, which focuses on how to adjust the radio parameters to optimize the system performance based on the knowledge of the radio environment and its capability and characteristics.In this paper, we consider the cognitive radio adaptation problem for power consumption minimization. The problem is formulated as a constrained power consumption minimization problem, and the biogeography-based optimization(BBO) is introduced to solve this optimization problem. A novel habitat suitability index(HSI) evaluation mechanism is proposed,in which both the power consumption minimization objective and the quality of services(Qo S) constraints are taken into account. The results show that under different Qo S requirement settings corresponding to different types of services, the algorithm can minimize power consumption while still maintaining the Qo S requirements. Comparison with particle swarm optimization(PSO) and cat swarm optimization(CSO) reveals that BBO works better, especially at the early stage of the search, which means that the BBO is a better choice for real-time applications.