基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计

根据实际高清晰度LED大屏幕显示器远距离的传输需求,为了解决千兆以太网5类非屏蔽双绞线最长100米传输距离的瓶颈问题,选用了传输距离较远的光纤取代原有的5类非屏蔽双绞线。出于成本考虑,不改变原有发送与接收系统结构,设计了一种千兆以太网光纤转换器,通过基于FPGA的光纤端和千兆以太网端数据格式的转换及控制模块的设计,实现了以太网双绞线和光纤两种介质间的相互转换。将该转换器应用于高清晰度LED显示屏的实时数字视频传输系统中,取得了良好的效果,实现了远达10千米的实时数字视频传输,满足了未来一段时期内用户的需求,达到了设计的预期目标。     

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

基于PCIe接口的千兆AFDX TAP卡设计与实现

近年来,大通信量使得机载网络对带宽的需求逐渐增长,目前的10/100 Mbps传输速率已经不能满足需求,故千兆AFDX技术研究急需开展;基于千兆AFDX网络,对TAP卡设计和实现进行了研究;通过系统设计和详细设计对设计过程中的问题进行分析,提出了一种基于FPGA的TAP卡设计方法;模拟不同的网络情况对设计进行了验证;结果表明该设计可以正确反映网络细节,能够给网络级调试带来了极大的便利。     

机载千兆网络数据记录器设计与实现

为了满足对新一代网络化机载测试系统输出的海量高速网络化测试数据记录的需要,设计并实现了一种基于COMe主控模块和工业级通用固态硬盘的机载千兆网络数据记录器。该记录器使用集成有英特尔处理器、板载DDR3内存和FLASH存储器的COMe主控模块,可进行IRIGB-AC时间码授时的底板和作为数据存贮介质的固态硬盘构成硬件系统平台,并采用Linux嵌入式操作系统和优化的数据存贮算法程序,完成了一路千兆机载测试网络数据流的接收、打包和记录。试验室和飞机上大量实验结果表明该记录器工作性能稳定,无误码和丢包现象,可以大量应用在使用环境复杂的飞机网络化机载测试系统中。     

基于以太网的列车通信网络及交换机开发

随着列车中大容量设备的增加,高带宽的工业以太网用于列车通信网络已成为一种趋势;生成树冗余与VLAN技术应用在基于以太网的列车通信网络中能有效地保证该通信网络的可靠性、稳定性和实时性,为了支持生成树协议(STP)和VLAN相关协议,设计了一款基于KSZ8995MA的交换机,介绍了其硬件设计和软件实现的关键部分;利用OPNET软件建立生成树冗余链路和冗余链路模型并进行时延仿真,仿真结果表明生成树冗余链路的时延小于冗余链路的时延,有效地提高通信网络的稳定性和实时性。     

飞行器遥测设备与综控机一体化设计

随着新一代飞行器技术的快速发展,对其体积、航程以及信息化程度的要求越来越严格。为此,提出了飞行器遥测设备与综控机的一体化设计,利用的数据监测与处理模块替代传统飞行器上单独的遥测设备,将其集成到综控机当中,大大节约了飞行器空间,提高了其信息处理与监测能力。该模块基于NandFlash存储器、DSP/BIOS实时操作系统千兆以太网接口以及PCM接口,能够实现大量数据的实时存储与传输。经大量试验证明：NandFlash存储器能够可靠的记录大量实验数据,千兆以太网接口可以很好的实现飞行器系统与测试设备之间的高速数据传输,通过PCM接口能够组织完成遥测数据的实时发送,既具备传统遥测设备的功能,又提高了数据处理、存储与监测的能力。     

多接口融合光纤总线光网络终端设计

光网络终端(network terminal,NT)是光纤数据总线中的数据传输与处理终端,是光纤总线的重要组成部分。介绍了一种集成通用异步收发传输(universal asynchronous receiver&transmitter,UART)、控制器域网(controller area network,CAN)、以太网、高速串行计算机扩展总线(peripheral component interconnect express,PCIE)等多种接口的NT。这种NT以现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)为硬件基础,通过设计各接口对应知识产权模块(intellectual property core,IP核),以及基于FPGA平台设计不同接口数据格式转换逻辑模块,完成了符合光纤数据总线要求的NT设计。以该方法设计的NT可以低延时处理在光纤数据总线上UART、CAN、以太网、PCIE等接口的数据。最后,通过与国内外相似总线产品和标准比对,表明该种NT组成的光纤数据总线可以有效解决不同类型接口之间数据传输的问题。     

基于以太网接口的等效器设计与实现

为了配合火箭、导弹等大型设备在试射试飞前的一系列前期测试实验,以确定各项参数是否符合要求,设计了一种用来模拟飞行设备上各种参数信号的等效器;等效器系统通过以太网接口接收上位机命令,下发至各个功能板产生所需的模拟信号和数字信号,而且可以采集测试系统反馈回来的8位模拟信号;该系统采用模块化设计,便于维护且功能稳定,采用FPGA作为各个板卡的核心控制芯片,其并行工作方式及丰富的IO口资源可以缩短开发周期,且方便升级维护,该系统已成功应用于某国防项目。     

并行多处理机系统中的光纤互连网络的设计与实现

在并行多处理机系统中应用光纤互连网络完成处理单元之间的数据交换,可以极大地提高系统中数据通信的速率、带宽、抗干扰性和准确可靠性.本文详细阐述了并行多处理机系统的体系结构、实现方法、性能分析和实验结果.     

基于MPC8270的处理器板卡设计

随着海洋地震勘探发展,为了实现海洋地震勘探采集数据的实时传输和处理,设计了一种基于MPC8270的地震数据采集处理板卡;根据海洋地震数据采集处理的实时性和大数据量要求以及MPC8270处理器的特性,设计了基于MPC8270和FPGA的CPCI总线通信结构,能够实现地震数据的高速实时传输;详细介绍了MPC8270的关键外围电路、FPGA及CPCI总线电路的硬件设计及实现方法,并在实际应用中给出了板卡嵌入式操作系统VxWorks配置的实现方式;板卡以MPC8270作为核心处理器,以FPGA为控制核心电路,以VxWorks为实时操作系统,实现地震数据的高速处理和CPCI总线实时传输功能;经过多次实验室内部测试及海上实际生产应用,结果表明地震数据采集处理板卡能够实现地震数据的高速处理和实时传输,并且板卡性能稳定可靠;板卡的设计简单,结构通用,对数据处理、总线控制和信息交换等领域相关系统的开发具有一定的参考价值。     

Hetero-core fiber Bragg grating for simultaneous measurement of strain and bending based on cladding mode ratiometric detection

A simple but practical method using multimode-single mode fiber Bragg grating (FBG) for cladding mode based simultaneous measurement of strain and bending is proposed and investigated experimentally. Experimental results show that the intensity ratio between cladding mode and FBG resonance of hetero-core FBG show monotonous changes following with the increase of deflection, by which strain and bending discrimination can be achieved by measuring the wavelength shift of FBG resonance and ratiometrically detecting the intensity changes between cladding modes and FBG resonance.     

基于光纤水听器的声场水平相关性研究

中科院声学研究所声场声信息国家重点实验室与长沙国防科技大学合作研制出了一条32阵元的光纤水听器阵,并于2002年8月在渤海进行了一次海上实验。本文利用光纤水听器阵获得的气枪声信号进行了声场的水平相关性分析,并与理论结果进行了比较,实验和理论结果基本符合。     

基于LabVIEW的砝码自动检定系统设计与实现

针对目前砝码检定工作操作过程复杂、检定效率低等问题,设计了一种基于LabVIEW的砝码自动检定系统。在符合砝码检定规程的情况下,系统实现了检定数据实时采集、数据处理、生成原始记录、管理标准器、查询历史数据和衡器控制等功能。相对现有的砝码检定方法有操作简单、高效、程序移植性好等优点。系统由主控计算机、串口转无线扩展卡、多台衡器设备及相应的标准砝码装置组成。通过使用串口转Wi-Fi模块,系统可实现控制多台衡器设备的需求。实验结果证明,系统运行稳定可靠,采集数据准确,容易扩展,且大幅度减轻了检定人员的劳动强度,在计量检定工作中具有一定的实用和推广价值。     

基于PLC的三维调整机同步控制系统设计与实现

针对三维调整机难以实现多台同步工作,设计了基于PLC的同步控制方案。在同步控制系统方案中,采用西门子PLC通过工业无线以太网进行同步控制,由各维度油缸的位移传感器来保证同步控制的精确性。经实验,证实了此系统的精度满足设计要求,实现了同步控制的效果。     

Optimal design and fabrication of SMS fiber temperature sensor for liquid

Single-mode/multi-mode/single-mode (SMS) fiber sensors are optimally designed and used as high sensitivity temperature sensors in special temperature range. It is shown that the width of multi-mode fiber is a key factor influencing the performance of as-fabricated temperature sensors, which can be effectively controlled in the fabrication process by monitoring the output power of SMS fiber during wet acid etching process. As-fabricated temperature sensors show promising potential applications for precisely monitoring chemical reaction temperature in chemistry and biomedicine fields.     

基于UML技术的空间基础数据库设计与实现

设计合理的空间基础数据库不仅能提高整个空间数据操作时的性能和效率,而且还可以减少后期的维护修复工作,使整个空间基础数据运行的更加快捷,需要对空间基础数据建立数据库。当前的空间基础数据库设计方法采用ArcSDE数据引擎对空间基础数据进行不断地更新调整,再利用多源空间数据格式转换的技术对空间基础数据库进行设计,存在空间基础数据运行时速度缓慢,计算精度低的问题。为此,提出了一种基于UML技术的空间基础数据库设计方法。该方法首先在空间基础数据库设计中建立空间基础数据索引结构,利用R-树族构建空间基础数据索引树,依据空间基础数据索引树,扫描索引空间基础数据,过滤掉不满足查询条件的空间基础数据对象,使空间数据查询结果可以在额定时间内获得,然后采用空间基础数据点、数据线、以及由数据线组成的区域、一组区域、空间基础数据网络的详细存储方式对空间基础数据进行存储,利用MongoDB驱动程序对矢量空间数据进行存储存储,最后通过对空间基础数据库索引、查询、存储等设计实现了空间基础数据库的建立。仿真实验结果证明,所提方法提高了空间基础数据的建库速度,减少了数据运行的时间,提升了空间基础数据的利用率。     

嵌入式网络数字带宽测量监控系统设计与实现

网络带宽表征网络传输信息的能力,是衡量网络服务质量的重要指标。为了实现对网络数字带宽测量的低成本和网络化的需求,提出了一种基于嵌入式系统的网络数字带宽测量监控系统设计与实现方法,依据以太网为基础,由带宽测量模块、采用MIC29302BU芯片为核心的电源模块,基于EEPROM芯片的网络接入模块、嵌入式网络数字监控系统自检模块以及模数转换模块组成,分析了该系统进行网络数字带宽测量的流程以及具体的实现程序代码。实验结果说明,该监控系统实现了对海量数字带宽的准确测量,并且具有较高的监控效率和精度。     

On the fiber-optic chlorine sensor with enhanced sensitivity based on the study of evanescent field absorption spectroscopy

The paper deals with a fiber optic evanescent field absorption sensor that can be used for the detection of chlorine content in drinking water. The technique is based on the absorption of evanescent fields through the development of color owing to the reaction of an organic compound diethyl phenylene diamine with chlorine, which is already present in water. In the experiment, a U-shaped optical sensor probe is used because the sensitivity of the system improves due to the higher penetration depth achieved in this case. The improvement in sensitivity (in the case of U-shaped probed) is also shown experimentally.     

Simultaneous measurement of strain and temperature based on a fiber Bragg grating combined with a high-birefringence fiber loop mirror

We present an all-fiber sensor for simultaneous measurement of temperature and strain. The sensing head is formed by introducing a fiber Bragg grating into a high-birefringence fiber loop mirror that acts as a Mach-Zehnder interferometer for temperature and strain discrimination. A sensing resolution of ±1 °C in temperature and ±21 με in strain has been experimentally achieved over a temperature range of 60 °C and strain range of 600 με.     

基于ANSYS优化设计的蒸发器异型管板工程图的实现

基于制冷装置蒸发器异型管板无设计标准可依的现状,文中介绍开发的蒸发器异型管板辅助设计系统。在蒸发器异形管板三维优化设计模型的基础上,采用Visual Basic对ANSYS及AutoCAD软件进行二次开发,从三维造型图提取尺寸数据,实现了蒸发器异形管板二维工程图的快速生成,为企业快速响应市场奠定基础。