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。     

嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现

IEEE 1588时钟同步协议用于解决分布式网络测控系统中远距离仪器设备之间的同步问题;在分析IEEE 1588时钟同步实现原理的基础上,提出一种嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现方案;采用专用PHY芯片DP83640在物理层为PTP报文加盖硬件时间戳,设计网络设备驱动与PTP硬件时钟控制驱动,并在用户层利用Linux系统标准API实现IEEE 1588协议软件;实验结果表明,两台设备直接相连时,时钟同步精度可稳定在±100 ns以内。     

基于EPL的分布式时钟同步方法

工业以太网协议Ethernet POWERLINK(EPL)分布式站点的时钟同步方法并不能在实时运行过程中保持很高的同步精度,无法满足特定环境下的控制要求。研究了工业以太网协议EPL的两种时钟同步机制,通过数理计算分析了时钟同步误差产生的原因,针对误差较大的缺点,提出了减小误差的方法。通过迭代计算消除了主从站同步报文往返的路径延迟,并设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的集线器(Hub)用于EPL菊花链网络拓扑结构,有效地克服了时钟同步报文往返传输延时不一致的缺点,测试结果表明新方法明显优于协议自身的时钟同步方法,对于实现基于EPL的高精度分布式时钟同步网络具有重要意义。     

基于IEEE1588协议时钟同步精度影响因素的研究

随着分布式测试技术的快速发展,对地理位置分散的测试设备协同完成测试任务的需求也越来越大,而设备之间的时钟同步精度成为制约测试效果的关键因素;为了对时钟同步精度的影响因素进行研究,提出了基于IEEE1588协议的网络时钟同步实现方案;首先对IEEE1588基本原理进行分析,然后提出了IEEE1588协议的实现方案,最后搭建实验平台对影响同步精度的因素进行研究;研究结果表明,同步间隔和网络拓扑结构影响时钟同步精度的两个主要因素。     

基于IEEE 1588的多基地声呐湿端时钟同步技术研究

多基地声呐技术将会在未来发挥越来越重要的作用;而基于以太网的声呐湿端数据采集与传输系统在多基地声呐应用中对时间同步技术提出了更高的要求和挑战;文章提出了基于IEEE1588 v2标准的精确时间同步协议方案,并用支持IEEE1588的以太网交换机和PHY芯片实现了多基地声呐设备间的同步;测试结果表明,同步精度达到了亚微秒级别。     

基于分簇技术的水下声传感器网络的时钟同步研究

时钟同步是水下传感器网络节点协作的必要条件。不同于陆地传感器网络,水声信道具有随机的时频变化,声信号传播速率低,具有很大的时延。本文首先研究了水下传感器网络的分簇技术,在分簇的传感器网络中,实现了适用于水下的发送端—接收端的同步协议。通过MATLAB,利用水下声传播特性公式,对水下传感器网络的时钟同步能耗与同步精度之间的关系进行模拟仿真。最后得出了结论,证明了本文的研究意义。     

基于阿秒抖动光纤锁模激光器的时钟同步

光纤锁模激光器结构简单, 运转稳定, 且输出的超短脉冲序列具有极高的时钟稳定性, 在抽运探测、脉冲相干合成等要求高精度时钟同步的前沿领域有着广阔的应用前景. 本文通过激光器腔内的电光调制器进行反馈控制, 实现了两台光纤锁模激光器之间的紧密时钟信号同步; 并且通过平衡光学互相关方法, 对残余的时钟误差信号进行了测量, 分辨率达到了13 as. 通过优化激光器的腔内动力学过程及反馈环路的参数, 在[1 Hz, 10 MHz]的积分区间内得到了109 as的残余时钟误差, 对应单台激光器的平均时间抖动为77 as.     

基于STM32F407的时钟同步系统的实现

随着电力系统复杂程度的提高,智能化变电站对系统内各节点时钟同步精度的要求越来越高;IEEE1588 精确时钟同步协议的应用使得系统内时钟同步精度达到纳秒级别;文章对IEEE1588时钟同步的原理进行了分析,设计了基于STM32F407处理器的时钟同步系统;介绍了本地时钟向量调节与频率调节两种时钟调节方式;最后测试主从时钟同步精度,结果表明同步精度在200 ns以内,满足智能变电站对系统内时钟同步精度的要求。     

无线传感器网络的分布扩散时钟自同步协议研究

针对大规模无线传感器网络同步协议的精度较低、可扩展性差的问题,提出一种分布式扩散时钟自同步协议(DDCSS);DDCSS是一个局部、并行执行的协议,基于分布式扩散的思想,以节点能量、分布和平均传输时延为依据,每轮动态地选取执行局部扩散的一组主节点和扩散节点,把主节点域内的节点平均时钟扩散有限的跳数,周围节点以接收的所有主节点域平均时钟取平均更新本地时钟,采用互扩散的方法使节点时钟近似同步到网络节点的平均时钟上,从而实现全网的时间同步;与RBS、TPSN协议相比较,该协议收敛速度较快,另外消除了误差累积,同步误差较低,扩展性较好。     

Linux下基于EPOLL机制的海量网络信息处理模型北大核心CSCD

通过对EPOLL机制的特点和应用方法进行研究,提出了一种Linux下基于EPOLL机制的海量网络信息处理模型,着重讨论了多线程情况下的线程同步和数据访问机制问题,并给出了Linux/QT平台上模型的具体实现步骤。在大规模网络连接的应用场合,本模型具有较好的时效性和数据安全性。     

基于PCI-E总线的北斗导航授时卡Linux驱动设计

为提高Linux系统时间的精确度,设计了PCI-Express接口的北斗授时卡以及驱动程序。简要介绍了授时卡硬件和Linux系统设备驱动程序设计,包括驱动的编译、加载,同时利用图形界面开发工具GTK 编写授时测试软件。试验结果证明：在Ubuntu kylin系统平台下授时测试软件运行稳定、界面简洁,且授时精度达到100纳秒。     

基于ARM嵌入式Linux的数据采集系统设计

针对传统数据采集系统的不足,文中介绍了一种基于ARM9的数据采集系统的设计原理和实现方法。以微处理器S3C2440A为核心,外扩高精度A/D芯片AD7606,设计了数据采集硬件电路,分析了AD7606和PWM定时器的基本工作原理,借助于移植的嵌入式Linux操作系统,实现了基于PWM和GPIO口的ADC驱动及相应的数据缓冲与软件抗干扰。测试结果表明,由ARM和Linux组成的数据采集系统具有操作方便、采集精度高和测量结果准确等优点。     

基于嵌入式S3C2440系统Bootloader设计与实现

Bootloader是嵌入式系统的一个重要环节,对不同的硬件平台,其Bootloader都不尽相同,因此设计Bootloader是嵌入式系统开发的难点;文中分析S3C2440嵌入式系统的硬件组成和u-boot源码对linux内核的启动流程,得出u-boot启动内核两个阶段必备阶段:第一个阶段是用汇编初始与具体硬件平台相关的操作等,第二阶段是用C语言编写复杂功能以及启动内核;以加载linux-2.6.22.6内核为例,根据u-boot启动内核两个阶段所做的工作,设计出适用于S3C2440嵌入式系统的精简Bootloader;通过实验表明,该设计的Bootloader成功启动linux内核,具有良好的稳定性,可靠性和简洁性。     

基于VISA的PXI设备访问新方法

由于PXI设备的灵活性,在访问过程中需要用户参与到配置过程中。为了方便用户,并增强PXI设备访问的安全性和准确性,避免系统因用户配置问题导致的功能异常,提出了一种基于VISA的以PXI设备串号为基础的设备访问方法。通过将PXI设备的串号信息固化在PXI设备的配置寄存器中,根据设备串号信息自动获得设备资源描述符,进而对设备进行访问。实际应用表明,该方法能够完成对PXI设备的访问,避免了用户的配置过程,实现了PXI设备资源的自动配置,增强了设备访问的安全性和准确性,具有良好的实际应用价值。     

基于嵌入式的工业控制人机界面系统研究

针对工业控制系统网络化和良好人机交互性的需求,构建和开发了基于ARM9微处理器的通用工业控制人机界面系统。硬件部分主要讨论了以S3C2440微处理器为核心的硬件电路设计,外围电路模块包括SDRAM及Flash存储器电路、以太网电路、RS-232/RS-422电路、触摸屏及LCD接口等电路,在分析了硬件系统信号完整性的前提下,完成了6层PCB的设计工作。软件部分主要研究了U-Boot移植和内核裁剪技术,编写了相关的硬件设备驱动程序,设计了基于QT/Embedded的人机界面和相关应用程序。论文研究最终实现了工业控制系统的人机交互和控制需求。     

基于CCD近地面大气侧向散射系数廓线探测

本文建立了基于电荷耦合器件(CCD)的大气侧向散射系数廓线反演装置。利用该装置,测量了33°到145°散射角范围内的大气侧向散射光强;通过将CCD收集的空间散射光投射到平面散射角上,实现了CCD像元与散射角的对应,最终实现大气侧向散射系数廓线反演。装置采用的连续激光器还很好地解决了反演大气侧向散射系数廓线的实时性问题。     

基于电荷耦合器件的数字光谱分析仪的研究

光谱仪器是光学仪器中一种重要的组成类型。主要研究和搭建了基于电荷耦合器件(CCD)的数字光谱分析仪,将光学系统、CCD、数据采集卡和光谱分析软件组成完整的数字光谱分析系统,实现了系统的数字化、自动化、小型化和便携化。设计了光谱分析软件以实现光谱信号的采集、显示、处理、寻峰、标定和存取,开发了光谱分析类库（SAL）,提高了软件的可移植性,简化了后继软件开发。使用标准汞灯对数字光谱分析仪进行了标定,并使用激光笔发出的红光对软件的正确性进行了验证。该系统主要适用于现场远距离军用目标的实时探测,同时也可兼顾民用。实验结果表明,该数字光谱分析仪有较好的准确性及可重复性。     

基于Linux 集群的EAST 实验数据在线分析及可视化

超导托卡马克装置EAST 长稳态运行的方式需要对实验有重要影响的实验数据进行在线分析和数据可视化。介绍了Linux 集群的概念, 给出了系统总体结构功能设计方案和硬件总体结构方案, 阐述了实验数据在线分析和数据可视化的实现方法。     

用于10GbpsTD-LTE的光接收器件的研究

针对目前TD-LTE产业的迅速发展,市场需求日益增大,对所用的10Gbps SFP+光收发合一模块在技术和成本上也提出了更高的要求。介绍了一款应用于10Gbps TD-LTE的光接收器件的设计,并对封装后的器件进行了测试及分析。该接收器件整体光电性能良好,同时具备低成本和低功耗的优势。