基于HART协议的二线制涡轮流量变送器的开发

以HART协议为通信标准,提出了系统的总体方案设计,通过对HART协议的理解与掌握,详细的给出了基于涡轮流量变送器的软硬件设计;硬件设计部分包括涡轮脉冲采集模块,微处理器模块,HART通信模块和4~20 mA环路电流模块4个模块,其中HART通信模块采用HART调制解调器芯片AD5700实现,4~20 mA环路电流模块采用环路供电专用芯片AD5421实现,二者共同构成了HART协议的物理层接口,文章硬件电路所采用的都是低功耗芯片,用纯硬件的方法解决了HART总线设备的低功耗难点;软件设计部分包括主监控程序、变送计算程序和HART协议通信程序3个程序模块,重点讲述了HART协议的数据链路层和应用层的实现过程;最后文章对涡轮流量变送器的二线制传输功能和HART通信功能进行了测试;测试结果表明,变送器的设计要求基本实现了。     

隔离式协议转换器在压变并行温补系统上的研发与应用

文章提出隔离式协议转换器在压力变送器并行温压补偿系统上的研发与应用,其目的是替换现存以HART总线[1]为基础的并行温压补偿系统的补偿电路,进而简化了补偿电路,提高了主站与工位采集板之间的通讯速率,使系统的维护和维修简单,以及令PCI总线驱动控制PIO数字I/O电路[2]完全的独立出来,只用于温压补偿中气路的切换选择控制;隔离式协议转换器是一款自主研发、自拟协议的独立模块,经压力变送器生产企业的应用与验证,该研发成果能够较好地解决现在温压补偿系统存在的问题,同时易移植于其它温压补偿系统上,并满足压力变送器生产客户的需求。     

基于PCI总线的矩阵电路在压变温压补偿系统中的实现与应用

本文提出基于PCI总线驱动控制的矩阵电路在压力变送器温压补偿系统中应用的目的是解决现有压力变送器温压补偿系统中HART总线型工位电路数量少,整套矩阵电路缺失冗余性,以及现有电路在压力变送器产品温压补偿中实用性差、维护成本高的问题。文中阐述的矩阵电路是以PCI总线为基础,实现对PIO数字接口卡的驱动控制,完成由PCI总线上32路数字I/O到168路数字I/O的转换,并利用168路数字I/O进行继电器矩阵电路设计,实现了弱电控制强电的过程,成功有效的解决了现存压力变送器温压补偿系统中矩阵电路存在的问题。该研发成果已经应用于PDS压力变送器产品温压补偿生产线上,并且该电路的设计能够满足压力变送器生产企业的需求,而且整套电路融入系统中能够长期稳定、可靠的运行。     

线阵CCD的通用串行总线采集接口设计

通用串行总线USB是近几年发展起来的新型的外设总线标准 ,特别是其即插即用和高达 12Mbit/s传输速率适合于笔记本电脑的线阵CCD数据采集接口。介绍了采用Philips公司通用串行总线芯片PDIUSBD12构成的线阵CCD的数据采集系统接口 ,讨论了采集接口的硬件设计、单片机程序设计、驱动程序和采集接口调试问题。     

基于USB3.0总线的卫星数传基带数据接收模块设计

卫星数传基带数据接收是卫星数传系统测试的基础。通过对USB3.0总线协议的分析,提出了一种基于USB3.0总线的卫星数传基带数据接收模块的设计方法。该模块以FPGA和USB 3.0接口芯片（CYUSB3014）为核心,采用FPGA实现数据流的同步、加扰、RS译码操作,采用USB3.0接口芯片实现数传数据接收。经试验证明,该模块结合PC机,数据接收速率可到2.1Gbps,与主流基于CPCIe\VPX高速串行总线的数据接收平台相比,成本降低显著,便携性高。     

一种多通道CAN总线通讯M模块的设计

针对船舶燃机监控系统的CAN总线数据通信需求,设计了一种多通道CAN总线通讯模块。该方案采用M模块标准设计,使用4片独立的CAN控制器和CAN隔离收发器实现CAN节点电路、4通道CAN通讯控制和信号电气隔离。通过可编程逻辑器件CPLD以及硬件描述语言VerilogHDL,实现了M模块接口和4通道CAN总线接口的转换;在硬件设计的基础上,进行了CAN总线通信程序设计。经测试和应用结果表明,本模块能够实现4通道CAN总线大量数据通信,满足了设计需求,具有很好的应用前景。     

基于XMC4500的智能USB-CAN接口模块设计

现有的USB-CAN接口模块存在不支持多应用同时访问、滤波算法简单、需要外接终端电阻等缺点或不足。提出了一种基于XMC4500微控制器的新型智能USB-CAN接口模块设计方法,并给出了详细的软硬件设计过程。接口模块具有支持多应用同时访问、提供复杂的软硬件智能滤波算法、能够通过软件设置终端电阻等诸多优点,可以用于各种基于PC的CAN总线通信数据分析与监测场合中。     

基于LabVIEW的USB设备无线测试系统设计

针对传统有线USB设备测试系统存在布线、单目标、通用性差等缺陷,设计一套基于LabVIEW的USB设备无线测试系统;系统以LabVIEW为软件开发平台,进行虚拟仪器前面板设计与后台程序的编写;利用无线数据收发模块及其余硬件设备,搭建上位机与设备间无线数据通讯的桥梁;以宏晶STC12C5A60S2单片机为核心控制器,通过引入USB总线接口芯片CH375扩展了USBHOST功能,从而实现上位机和USB设备间数据的无线采集与传输;本系统主要应用于对USB设备的开发调试和测试过程。     

基于FPGA的ARINC429总线嵌入式接口板的设计与实现

提出了在一块芯片内实现ARINC429总线协议,并将USB、PCI两种接口结合在一块接口板上的新构想;并根据板卡的功能和技术指标要求,设计了基于FPGA的ARINC429总线接口板;在硬件设计上采用模块化方法设计了系统的硬件电路,分析了各部分的功能,并对硬件接口进行了详细的设计;软件设计上从硬件和软件两方面论述了NIOS Ⅱ处理器的设计,从总体设计、发送通道、接收通道、接口逻辑等方面设计与实现了多通道总线协议IP核;最后对板卡的功能进行测试,结果表明设计的接口板能够达到ARINC429数据通信的要求,能够克服专用芯片中的数据格式固定,使用不够灵活方便等缺点。     

基于国产FPGA及DAC的任意波形发生器的设计

任意波形发生器作为测试测量设备的一种重要仪器,在航空航天的测量与控制技术领域中得到了广泛应用。当前市场成熟任意波形发生器产品多为国外产品或者国内厂商基于国外FPGA和DAC研制的产品。为了打破技术垄断,提高国产任意波形发生器的自主技术保障能力,研制基于国产芯片的任意波形发生器愈发重要。随着国产芯片设计技术提升,国产FPGA和DAC的性能显著提高,并得到了广泛应用。PXI总线作为当前仪器领域的主要总线类型之一,可以满足大部分测试仪器的通讯要求。基于国产FPGA和DAC器件,从硬件设计和软件设计两个方面出发,成功研制了一款采样率为100MSa/s的 PXI总线任意波形发生器模块,实现了43MHz信号输出,通过实验测试了模块的功能和性能,完全满足模块指标要求,充分证明了国产芯片在工程设计中的性能特性。     

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。     

手机USB数据线测试仪的研制

针对企业生产手机USB数据线时需要进行性能测试方面的要求,设计出一款以FPGA为处理核心,USB接口芯片为控制对象,辅之电源、存储器、键盘、显示、静电保护和反馈输出接口等模块组成的手机USB数据线测试仪。该测试仪按照USB通信协议把USB数据包通过被测数据线进行传输,然后通过计算其传输USB数据包的错误率来判断数据线性能的质量好坏。通过与误码率分析仪、电脑海量传输实测的结果对比和实际应用表明,该仪器较其它测试方法具有测试速度快,测试结果准确等优点,可广泛地应用于USB数据线生产企业。     

基于USB3.0的高速数据传输电路的设计

针对大容量数据记录器与外围计算机之间的数据通信时间长速度慢的问题,借助USB3.0接口良好的向后兼容性、易于使用性、可热插拔性、传输速度快等特点,设计了以FPGA为主控单元, DDR2 SDRAM作为高速大容量缓存,USB3.0接口作为与计算机进行数据通信接口的高速数据传输电路系统。采用外接I2C接口的EEPROM作为USB3.0接口芯片的启动方式;通过专用的线性稳压器为DDR2提供稳定的参考电压和吸收电流;最后详细介绍了USB3.0接口芯片的固件程序配置和FPGA控制模块的逻辑设计。实验测试结果表明,通过USB3.0接口该系统数据传输速度达到149.29M/S,且数据传输可靠。     

基于USB总线的通用武器仿真系统设计与实现

为综合航电仿真系统和工程任务需求设计实现了一种通用武器仿真系统。采用综合式的系统架构,1553B总线和离散量I/O信号采用分立式,数字仿真模块采用联合式,共同实现武器系统的仿真,减少了系统硬件资源的消耗;使用USB总线作为计算机控制、通信总线,解决了设备即插即用和热插拔的问题。提出了系统总体设计、硬件实现、软件配置和工作流程,给出了系统硬件的框架结构、软件架构,对系统的驱动、编码解码、接口控制文件(ICD,Interface Control Document)类型和人机交互界面进行了讨论。     

基于片上系统协同计算的实时数据自动检测电化学传感器

针对应用于生物体内特征物质检测与跟踪的电化学传感器的其智能化和集成化问题,本文提出了一种基于片上系统的支持实时数据自动检测的电化学传感器。首先,将应用于电化学传感器结构,通过将测量样品、检测溶液接口、多电极和检测传导器等单元集成在片上系统,结合信号转换和电源装置,实现电化学传感器的独立计算、存储和通信功能。接着,通过实现待测量物多电极、检测溶液电极子和单片机逻辑控制的协同计算满足自动检测需求。最后,基于数据整合与自动化处理设计了支持实时数据检测的电化学传感器。验证结果表明,在数据检测精度和实时性方面所提方案明显优于传统的非片上系统电化学传感器。     

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。     

基于ARM+交换芯片的协议转换器的设计

针对目前同步串行协议通信速率低和可靠性差的现状,设计了一个基于ARM加交换芯片的协议转换器来完成同步串行协议到网络通信协议的转换。设计采用S3C2440为核心处理器,并通过服务器和客户端建立连接,以套接字的形式将SPI协议转换成TCP协议接入到以太网,采用网络调试助手和串口调试助手对客户端和服务器的协议转换通信进行测试和分析。实验结果表明服务器通过SPI总线发出的数据经过封包后构造成可以在网络上转发的报文,经过交换芯片的端口转发到达客户端完成SPI到TCP协议的转换。