物联网嵌入式智能设备实时控制系统设计

随着智能设备功能业务的逐渐扩展,用户对智能设备控制系统的实时性要求越来越高,当前控制系统采用CAN技术实现智能设备与用户间的通信,无法满足用户对系统实时性的需求。提出一种新的物联网嵌入式智能设备实时控制系统,通过构建系统的总体框架,将嵌入式LPC2378 ARM处理器作为核心处理器,通过RS-485总线将智能设备连接在一起,和处理器构成一个总线传输网络,在嵌入式LPC2378 ARM处理器中,将带DMA的10/100M以太网模块和以太网PHY芯片DP83848I连接,以提高数据包的传输效率,增强系统的实时性。系统GPRS模块选择SIM300CZ模块,将远程报警模块和RS-485总线结合在一起,共同实现远程报警和控制功能。软件设计时,给出了软件的整体架构和总体流程图,介绍了部分存储代码。实验结果表明,所设计系统对智能设备有很高的控制性能。     

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．     

嵌入式路灯远程监控系统的研究与设计

随着众多科技成果产业化实践,路灯种类数量猛增;其中,嵌入式路灯凭借安装简便、外观一体化强、整体美感突出等诸多优点,被广大使用者所推崇;但是,传统嵌入式路灯监控系统存在多组灯系启动、关闭、维护、巡查困难,故障排除时效长、人力资源开销大的弊端;针对问题产生根源,提出针对嵌入式路灯远程监控系统的设计研究方法;采用高集成低频无线对接模块,对每个灯组进行编码桥接,采用网络大数据FGT-J5i处理单元,对灯组进行网络远程智能化监控,同时,搭建配套智能监控平台;通过仿真实验测试证明,提出针对嵌入式路灯远程监控系统的设计,满足日常使用与远程监控要求。     

基于ARM11的热力站远程水质监控系统设计

为实现对循环水水质的远程监测,设计并开发了一种基于嵌入式技术的热力站远程水质监测系统的监测终端。监测终端由水质传感器、GPRS模块、通信转换模块及嵌入式开发板组成。嵌入式开发板以ARM11系列的Tiny6410为硬件基础,并嵌入WinCE系统作为软件平台,同时加入SQLite数据库以实现将水质传感器采集到的氯离子、PH值、溶解氧等参数的本地存储、查询及图表显示。最后监测终端通过GPRS模块与数据中心建立无线连接,接收数据中心的配置命令,并将现场测得数据发送到远端数据中心。调试结果表明：远程监测终端实现了循环水水质远程监测的功能要求,对于实现水质自动化监测具有一定的理论意义和实用价值。     

嵌入式系统可信启动机制设计与实现

嵌入式系统在生活中不可或缺,如何增强其安全性是急需解决的问题。现有解决办法局限于理论层面且不符合嵌入式系统实际需求。为实现嵌入式系统安全启动并满足其实际应用需求,设计并实现了嵌入式系统可信启动机制。该机制以可信计算理论为基础,提出一种适用于嵌入式环境的高效、透明的可信框架模型,设计完成嵌入式可信计算硬件模块（ETHM）以及其逻辑结构,构造可靠稳定的接口机制,实现了完整的可信链传递、操作系统高可信启动机制等技术的集成设计。通过实验验证,该可信机制对操作系统安全性可以进行准确判定,并做出正常启动或发出警告的正确指令。实验结果表明,该可信机制具备安全性、可靠性、高效性的特点,并满足嵌入式系统实际应用需求。     

消息重复型ARINC429总线事件消息包机载实时处理技术研究

ARINC429总线广泛应用于民用飞机中,在飞行试验中,消息重复型ARINC429事件信息的实时监控占用很大的遥测带宽资源;采用机载嵌入式数据处理模块,通过将其嵌入到机载测试系统中,通过采集器底板总线获取ARINC429采集模块采集到的数据,对飞机事件信息进行解析处理,并将处理结果通过遥测系统遥测下传至地面监控中心,大大降低了遥测带宽需求,对于飞行试验实时安全监控有重要意义。     

VXI总线多通道压力传感器仿真模块设计与实现

某型发动机系统主要由综控器、传感器、电机泵、电磁阀等部件组成,综控器是整个系统的核心控制部件,为测试综控器的性能是否符合要求,需要为综控器提供各种工况下的传感器（主要为压力传感器）数据进行仿真试验。采用真实的压力传感器开展上述工作,一方面需要构建复杂的工作环境,难度大、数据精确度难以保证,另一方面地面环境下的传感器信号变化难以实时调整,难以满足数据快速变化的需要。基于以上因素考虑,给出了一种基于VXI总线的多通道压力传感器仿真模块的设计方法,模块共有24路压力传感器电路,每路独立配置输出。模块以“VXI总线接口电路 VXI总线功能电路”的结构进行布局,VXI总线接口电路主要包括“CPLD 双口RAM”,对VXI总线指令进行解释、译码;VXI总线功能电路主要包括“96系列单片机 DA输出电路 两线压力传感器电路”,完成对真实传感器输出信号的电气特性仿真模拟。模块的驱动程序在Lab Windows/CVI6.0的环境下编制,供用户进行程序调用和快速操作使用。该模块已在VXI总线测试系统中得到应用,实际情况表明,模块的输出精度高、信号调整方便、响应快,满足了综控器仿真深度测试的要求。     

基于软核的超导腔失效在线补偿系统的研究

利用遗传算法较强的鲁棒性以及FPGA在并行计算方面的巨大优势,以中国加速器驱动次临界系统（C-ADS）注入器II的第四个超导加速组元（CM4）为例,开发了超导腔失效在线补偿FPGA程序,并使用束流动力学软件TRACEWIN对FPGA计算结果的可靠性进行验证。然后将其封装为IP核,以更通用的形式在嵌入式Linux系统中使用;同时,针对未来超导腔失效补偿系统的独立性、低延时的要求,应用MicroBlaze软核处理器编译了Linux系统和EPICS组件,在搭建的仿真通讯环境中验证了超导腔失效补偿系统的通信功能。     

无线传感网节点群的远程控制研究

随着通信技术、嵌入式技术和传感器技术的飞速发展,传感器网络由于具备自组织性、协作性和动态组网变化等特点,在经济生活各方面应用广泛;但目前商用传感网络多为有线的局域网连接,对一些离散型的节点适用性不强,特别是在一些需要远程接入的控制场合就很难实现;针对上述不足,提出了一种基于无线网络与GPRS网络相结合的无线传感网络节点群远程控制方式;离散型终端节点通过433 MHz频点组成无线传感网络,经过本地嵌入式中心节点实现与GPRS网络的异网连接,进而通过手持式终端实现远程监控;实验系统比较了节点群在不同气候条件下数据传输的距离与可靠性,结果表明系统能实现上述两种无线网络的异网数据交换,有效地解决了传感网节点群的远程控制等问题。     

基于Modbus/TCP的配电网自动化远方终端设计

为了提高对现代雷达系统的故障诊断能力,开发了一种融合在雷达系统内部的嵌入式测试系统;系统通过在雷达内部布设测试设备,设置故障监测点和加入测试信号,对雷达各部分的工作状态、性能进行监测,用于雷达系统的性能检测和故障诊断,缩短平均维修时间（MTTR）; 硬件选用精密的测量仪器和先进的总线通讯技术保证测试精度,软件采用先进的算法,融合了加电BIT、周期BIT和维护BIT等测试手段,保证故障隔离的准确,该系统已在多种雷达系统中得到成功的应用。     

基于LPC2210微处理器嵌入式网络通信系统终端设计与实现

伴随信息通讯技术、网络技术、电子技术的飞速发展,嵌入式系统终端也开始受到关注,寻求具有网络通讯的功能;文章所研究的嵌入式系统的网络通信采用ARM作为嵌入式开发平台,系统采用SmartARM2200开发板,使用支持仿真和嵌入式跟踪的LPC2210微处理器;结合网络通信系统,最终选择具有TCP/IP协议的嵌入式uCLinux操作系统,构建系统文件,完成嵌入式TCP/IP设计;并利用socket函数实现数据的接受、发送和校验等,实现服务器端和客户端的通信;最后在ARM7平台SmartARM上运行带有Linux内核的uClinux操作系统上进行试验,实验证明了所设计的通信系统数据传输的实现及可靠性。     

基于VxWorks的实时图像采集技术

工业控制领域对实时图像采集的需求越来越大，对图像采集的系统结构、硬件结构、嵌入式实时操作系统和图像采集处理应用软件进行研究具有实际的意义。在实时图像采集系统设计中，采用模块化设计方式，把处理器模块和图像采集模块分开设计，通过ETX总线的方式连接，ETX包括PCUISA总线。这种设计模式具有明显的优势，处理器模块采用标准化设计，提供标准化生产：图像采集模块采用灵活的专业化设计，提供各种特定的功能，可满足不同的实际需要。     

基于嵌入式系统的TCP简化实现方法

介绍一种针对中小型嵌入式系统的TCP简化实现。该TCP的实现假定没有操作系统的支持，即：(1)仅使用mbuf模块提供的缓冲区管理功能；(2)基于单任务、单进程的8位／16位／32位处理器；(3)硬件可提供输入中断和时钟中断；(4)没有文件系统。(5)代码短小，以节省ROM空间；(6)使用较少的数据，以节省RAM空间；(7)假定连接对端不跨越路由器；RFC1122定义了TCP／IP实现的兼容性建议。对RFC1122的需求做了裁减。     

基于嵌入式linux的杆塔倾斜度在线监测仪设计

为保障电网的安全稳定运行,减少因杆塔倾斜引起的停电事故,需要对杆塔的状态进行实时监测。设计开发了一种杆塔倾斜度在线监测装置。建立了杆塔倾斜度监测模型,根据重力加速度测量值计算倾斜角的原理,采用SCA100T-D01双轴倾角传感器进行数据采集,采用基于arm9的嵌入式linux系统进行数据的存储和计算,并通过以太网或GPRS网络传送数据,实现了对杆塔倾斜各状态量的在线监测。详述了该装置各个模块的软件设计。该装置支持配置不同地区的重力加速度,提高了测量精度;支持自动配置初始安装角度,大大提高了输电线路生产管理水平。详述了自动配置的规范,经工程实践,该装置在输电线路杆塔倾斜度的监测上取得了良好应用。     

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.     

卫星姿轨控半物理仿真测试系统

为了保证卫星发射前的地面姿轨控半物理试验的顺利进行，研制了姿轨控分系统半物理仿真地面测试系统。为了满足相关类似卫星型号的通用化测试，本套仿真测试系统采用通用模块化的设计架构，同时采用现今主流的PXI总线测试技术（配合VPC转接电路板）。使用标准通用cPCI总线板卡以及部分自制FPGA可编程cPCI总线板卡实现各测试模块的功能。这种架构不仅能实现功能模块化，便于后续的功能扩展及维修，同时具有可靠性高、搭建时间快、可维护性强的优点，且体积小,稳定性强，能适应不同测试对象的测试环境条件，适合长途运输。本文介绍了系统的总体设计结构，重点介绍了模拟总体电源、动力学仿真机、电信号源、程序加载以及外围设备等硬件系统功能，以及相关配套软件的基本功能。测试系统经过与卫星的星地联试，功能性及使用性均得到了验证，测试结论符合设计之初功能性及通用化的构想。     

基于CAN总线的中控主机的系统设计

智能中控主机作为多媒体会议室和多媒体展厅等现代化办公场所运转的控制核心,其重要性不言而喻,目前市面上主要采用的是基于RS485总线的传统组网模式,导致系统的实时性较差、容错率较低、功能欠完善,同时成本高昂。针对这种情况,在不允许改动被控设备的工作方式的条件下,提出一种基于CAN总线网络,以嵌入式系统作为主控设备,以各功能驱动模块作为子设备的中控系统。通过CAN总线控制器的优先级仲裁机制,以及制定的带错误反馈的数据包通信协议,实现了对各种被控设备的实时精准控制。该中控主机系统硬件电路简单、功能模块方便扩展、成本低廉并且高效稳定;通过实验测试,所设计的智能中控主机性能良好,达到了规定的行业标准,具有广泛的应用前景。     

基于AFDX总线的飞机状态监控模块设计

为了实现飞机状态监控模块对机载高速AFDX总线网络海量数据的监控需求,分析机载网络构型,并从数据帧处理、文件管理和用户接口等几个方面对状态监控模块进行设计,通过中断和分级任务的相互配合,提出了两级筛选、三级缓冲的机制;使用专用地面数据分析工具对监控数据进行分析,结果表明此状态监控模块能够确保监控数据的实时捕获、处理和存储;经过验证,使用两级筛选、三级缓冲的机制设计的状态监控模块,可针对不同的任务配置不同的监控需求,能够实现飞机状态监控功能,符合设计要求,运行稳定。     

LON仿人思维控制器设计与实现

新型智能控制仪表的发展趋势是基于人工智能，人工智能在控制领域的应用核心是模拟人的控制智慧。LON仿人思维控制器是基于LonWorks总线的智能控制器，模拟了人的控制思维与智慧，体现了仿人思维控制理论与方法研究成果。控制器采用双CPU设计，将嵌入式技术与LonWorks总线技术有机结合在一起，可以实现模拟信号、开关信号及其脉冲信号的输入、输出，可与其它控制仪表实现RS-232、USB、LonWorks总线通讯。LON仿人思维控制器集成了独有的仿人思维控制算法，既可以单独使用，也可以构成拟人化分布式智能控制系统。实验结果表明，LON仿人思维控制器对温度、压力、流量、液位等过程工业物理量有很好的控制效果。     

基于μC/OS-Ⅱ的数据采集模块设计

针对车载装备上传感器数据采集模块的体积小、可靠性高、实时性好等需求,设计了基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的数据采集模块,选用集成了ADC与CAN通信功能等多种外设的Cortex-M3内核芯片STM32F107VCT6,移植嵌入式操作系统以简化软件设计,提高实时性和可靠性;数据采集模块将采集到的数据通过CAN总线实时地发送到主控计算机,同时也通过FatFs文件系统存储在SD卡中,便于计算机读取其中数据,进行离线分析;电路优化设计和数字滤波算法,提高了数据采集模块抗干扰能力和采样精度;通过实验验证,该数据采集模块可以准确、及时地获取和发送传感器数据,具有较高的可靠性和实时性。