有源星型光纤CAN网络的数据传输系统的研究设计

在电磁干扰较强的工业现场环境下,为了提高数据传输的可靠性,以光纤作为数据传输介质的应用越来越广泛。目前以光纤作为传输介质的CAN总线的标准并没有形成,对各种CAN网络的拓扑结构和光纤CAN网络的特点进行了分析之后,提出了一种基于光纤的有源星型CAN网络的数据传输系统的设计方案。设计出数据传输系统的结构、硬件和软件,其中硬件主要包括用LPC2292作为CAN控制器,光纤收发模块的设计以及采用FPGA芯片作为有源耦合器的主控芯片,软件主要包括基于LPC2292微控制器实现CAN应用层协议和上位机监控软件的设计。通过四个CAN节点的实验的测试,系统具有良好的可靠性,同时验证了系统设计方案的正确性与可行性。     

可微调非粘结光锥阵列耦合数字X射线探测器

光锥阵列耦合数字X射线探测器是获得大面积高分辨率数字X射线成像的重要途径,但目前通常采用粘结固定的方式实现光锥阵列各小端面与对应图像传感器芯片之间的耦合.为克服粘结耦合方式的不足,设计并实现了一种可微调的非粘结2×2光锥阵列耦合数字X射线探测器.该方案能够在调节空间受光锥阵列结构和硬件电路板尺寸限制,特别是竖直方向板间距离仅40mm的情况下,通过独特设计的水平和竖直调节机构在同一个调节层上对四块数据采集板分别进行多维度调节.利用四块数据采集板与数据传输板相互分立的特点,设计了基于ARM+4FPGA的嵌入式以太网多CMOS芯片传输数据采集系统,所实现的X射线探测器成像面积达100mm×100mm,能够完成可微调的非粘结耦合和多CMOS芯片的图像数据采集.     

光纤陀螺高速高精度无线测试系统研究

介绍了高速高精度无线数据传输系统,解决了在光纤陀螺性能测试中有线数据传输的电磁干扰问题.以系统级射频芯片为核心,构成双向的无线通讯模块,实现了在电磁干扰环境下光纤陀螺数据高速、准确无误地传输.通过光纤陀螺标度因数测试表明,本系统具有抗电磁干扰强、高速、误码率低等特点.     

A prototype of trigger electronics for LAWCA experiment

The Large Area Water Cherenkov Array （LAWCA） experiment focuses on high energy gamma astronomy between 100 GeV and 30 TeV. Invoked by the idea of hardware triggerless structure, a prototype of LAWCA trigger electronics is implemented in one single VME-9U module which obtains all the data from the 100 Front End Electronic （FEE） endpoints. Since the trigger electronics accumulate all the information, the flexibility of trigger processing can be improved. Meanwhile, the dedicated hardware trigger signals which are fed back to front end are eliminated; this leads to a system with better simplicity and stability. To accommodate the 5.4 Gbps system average data rate, the fiber based high speed serial data transmission is adopted. Based on the logic design in one single FPGA device, real-time trigger processing is achieved; the reprogrammable feature of the FPGA device renders a reconfigurable structure of trigger electronics. Simulation and initial testing results indicate that the trigger electronics prototype functions well.     

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．     

基于射线穿透法的GPU并行阶梯型有限差分网格生成算法

三维大规模有限差分网格生成技术是三维有限差分计算的基础，网格生成效率是三维有限差分网格生成的研究热点。传统的阶梯型有限差分网格生成方法主要有射线穿透法和切片法。本文在传统串行射线穿透法的基础上，提出了基于GPU （graphic processing unit）并行计算技术的并行阶梯型有限差分网格生成算法。并行算法应用基于分批次的数据传输策略，使得算法能够处理的数据规模不依赖于GPU内存大小，平衡了数据传输效率和网格生成规模之间的关系。为了减少数据传输量，本文提出的并行算法可以在GPU线程内部相互独立的生成射线起点坐标，进一步提高了并行算法的执行效率和并行化程度。通过数值试验的对比可以看出，并行算法的执行效率远远高于传统射线穿透法。最后，通过有限差分计算实例可以证实并行算法能够满足复杂模型大规模数值模拟的需求。     

光纤传输技术在伺服远程测试系统中的应用

远程数据传输是伺服远程测试系统的一项重要研究内容。由于伺服系统在地面测试过程中有大量突发性数据需要进行传输,而且对实时性要求比较高,以往的伺服测试系统使用以太网TCP/IP协议进行数据传输,这种传输方式延迟会很高,最终造成伺服测试系统的实时监测与实际产品的动作严重脱节,无法正常完成伺服系统地面测试任务。为了解决以上问题,对以太网协议数据传输延迟进行了分析,同时对高传输速率的光纤传输技术进行了研究,并将其应用到伺服远程测试系统中,很好解决了以太网数据传输延迟性高的问题。     

Active inductor shunt peaking in high-speed VCSEL driver design

An all-transistor active-inductor shunt-peaking structure has been used in a prototype of 8 Gbps high- speed VCSEL driver which is designed for the optical link in ATLAS liquid Argon calorimeter upgrade. The VCSEL driver is fabricated in a commercial 0.25 p~m Silicon-on-Sapphire （SOS） CMOS process for radiation tolerant purpose. The all-transistor active-inductor shunt-peaking is used to overcome the bandwidth limitation from the CMOS pro- cess. The peaking structure has the same peaking effect as the passive one, but takes a small area, does not need linear resistors and can overcome the process variation by adjust the peaking strength via an external control. The design has been taped out, and the prototype has been proven by the preliminary electrical test results and bit error ratio test results. The driver achieves 8 Gbps data rate as simulated with the peaking. We present the all-transistor active-inductor shunt-peaking structure, simulation and test results in this paper.     

基于时隙ALOHA协议的数据传输二人随机博弈模型

在一个给定的拓扑网络中研究关于数据传输的二人随机博弈模型.两个局中人（源节点）试图通过一个公共节点向目的节点传输随机数据包,这些数据包被分为重要的数据包和不重要的数据包两类,假设每个局中人都有一个用于存储数据包的有限容量的缓冲器.通过构造数据传输的成本分摊和奖励体系,把这种动态的冲突控制过程建模为具有有限状态集合的随机博弈,研究局中人在这种随机博弈模型下的非合作以及合作行为.在非合作情形下,给出纳什均衡的求解算法;在合作情形下,选择Shapley值作为局中人支付总和的分配方案,并讨论其子博弈一致性,提出使得Shapley值为子博弈一致的分配补偿程序.     

USB数据传输中缓冲结构的硬件实现

嵌入式系统中采用USB接口与外界进行数据交换,为了提高系统处理数据的效率和性能,本文针对USB接口数据传输的缓冲结构进行探讨,根据USB数据传输的特点,提出基于单一存储的缓冲结构,实现USB模块与系统的无缝衔接,同时节省了系统资源.该方案通过FPGA平台实现,验证了其在嵌入式系统数据传输中是有效可行的.