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2019年第11期

刊出日期:2019-11-06
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
上一期

技术专栏-5G终端关键实现技术

面向5G高隔离度4单元MIMO手机天线设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190800

作者:周 凯1,王睿乔1,赵志恒2

作者单位:1.哈尔滨工程大学 信息与通信学院,黑龙江 哈尔滨150001;2.中国科学院光电研究院,北京100004

摘要: 设计了一个4单元高隔离度手机天线,由4个辐射单元组成,辐射单元分别位于天线的4个角落。对天线辐射单元进行分析测试,测量天线辐射单元工作频段为3.43 GHz~3.86 GHz,覆盖5G移动通信测试频段。MIMO天线工作频段在端口回波损耗小于-10 dB阻抗带宽条件下,工作频段为3.45 GHz~3.64 GHz;在端口回波损耗小于-6 dB阻抗带宽条件下,天线工作频段为3.23 GHz~3.96 GHz。新设计的圆形开槽结构能减少天线和电子元器件耦合,并且天线具有良好的全向性和辐射特性。MIMO天线在3.2 GHz~4 GHz频率内,天线辐射效率为65%~73.4%。仿真表明,脑部辐射SAR(Specific Absorption Rate)参数小于1.6 W/kg,天线对人体影响较低。
关键词:
5G移动通信
MIMO天线
高隔离度
全向特性
辐射效率

基于5G毫米波的小区发现方法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190683

作者:向 爽1,2,刘晓东1,2

作者单位:1.武汉邮电科学研究院,湖北 武汉430072;2.武汉虹旭信息技术有限责任公司,湖北 武汉430072

摘要: 5G毫米波技术提供了丰富的频率资源和高吞吐量,但由于其严重的路径损耗和穿透损耗,在完成小区搜索和同步过程时,毫米微波蜂窝系统必须引入高定向波束赋形传输技术。基于改善定向传输过程中的时延问题,采用了一种基于传统算法的改进小区发现算法,该算法通过控制面与用户面平面分割的混合网络架构,利用背景信息改进小区发现过程,有效降低时延。通过MATLAB模拟仿真试验得出实验结果:通过改进算法的传输时延比传统算法降低40%。
关键词:
5G毫米波
小区发现
混合网络架构
背景信息

人工智能

神经网络关联存储器的设计及应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190355

作者:万迪凯,丰大军

作者单位:华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: 神经网络的存储能力一直是一个重大的缺陷,其存储主要体现在权重系数上,因此参数量一多,训练起来就十分困难。给神经网络设计一个外部关联存储器,能有效对神经网络的输入进行关联查询,并将查询的结果作为辅助输入传入到神经网络中去。此外,设计了自然语言语句的向量嵌入模型,并将模型和关联存储器集合起来形成一个自动关联语句语义向量的关联存储系统,其性能指标达到了设计要求。
关键词:
关联存储器
seq2seq
神经网络
存储

嵌入式平台下的车辆跟踪系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190578

作者:张 雷,王 越

作者单位:沈阳航空航天大学 电子信息工程学院,辽宁 沈阳110136

摘要: 设计并实现了NVIDIA嵌入式平台Jetson TX2上的车辆跟踪系统。从摄像头采集YUV420格式的视频数据,然后将数据送到Tegra Parker硬件HEVC编码器进行编码,输出码流经过RTP封装后通过UDP广播发送,利用Gstreamer多媒体框架开发接收及解码程序,最后,针对获取的视频动态进行车辆的跟踪与显示。运行Yolo V2检测算法,对车辆进行检测,从而为跟踪系统提供跟踪对象。利用Kalman滤波算法对车辆的位置进行预测,再经过Meanshift算法进行车辆跟踪。系统能够实现帧率为60 f/s的超高清4K视频实时编码和传输,此系统中的HEVC 硬件编码器编码速率比PC端x265编码器大3个数量级,PSNR比PC端x265编码器高6 dB,更加适用于智能交通中。
关键词:
车辆跟踪
JetsonTX2
Gstreamerx265

卷积神经网络在肝包虫病CT图像诊断中的应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190651

作者:刘志华1,李丰军2,严传波2

作者单位:1.新疆医科大学 公共卫生学院,新疆 乌鲁木齐830011;2.新疆医科大学 医学工程技术学院,新疆 乌鲁木齐830011

摘要: 探讨卷积神经网络(Convonlutional Neural Network,CNN)在肝包虫病CT图像诊断中的应用。选取两种类型的肝包虫病CT图像进行归一化、改进的中值滤波去噪和数据增强等预处理。以LeNet-5模型为基础提出改进的CNN模型CTLeNet,采用正则化策略减少过拟合问题,加入Dropout层减少参数个数,对二分类肝包虫图像进行分类实验,同时通过反卷积实现特征可视化,挖掘疾病潜在特征。结果表明,CTLeNet模型在分类任务中取得了较好的效果,有望通过深度学习方法对肝包虫病提供辅助诊断和决策支持。
关键词:
深度学习
卷积神经网络
肝包虫病
图像分类
计算机辅助诊断

微电子技术

基于密码逻辑阵列的分组密码高能效映射方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190644

作者:高嘉浩,李 伟,陈 韬

作者单位:解放军信息工程大学,河南 郑州 450001

摘要: 分组密码是应用最为广泛的密码体制之一,密码逻辑阵列实现分组密码算法的方式兼具灵活度和高性能。基于项目组设计的密码逻辑阵列结构,分析分组密码的基本特征,在此基础上提出了分组密码在阵列上高能效映射的模型和基本原则,减少了映射消耗的计算资源和互连资源,通过循环并行映射方式加速密码处理,论述了典型分组密码算法的映射方法。在阵列芯片上对映射结果进行实测分析,其AES算法处理能效为9.54 Mbps/mW,相较于其他密码处理结构有着明显能效优势,结果表明本文提出的映射方法在分组密码处理上具有较好的能效特性。
关键词:
密码逻辑阵列
分组密码算法
映射
高能效

基于动态随机均衡的电流舵数模转换器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190768

作者:陈铖颖,王 译

作者单位:厦门理工学院 光电与通信工程学院,福建 厦门361024

摘要: 在宽带通信、高速视频传输等领域中,由于受到时钟抖动、随机噪声等非理想因素的影响,电流舵数模转换器的动态性能受到极大限制。针对该问题,提出一种动态随机均衡的电流源选择算法。其核心思想是基于“数据比对的方向性及方位随机均衡选择”,在维持低开关活动性的同时,将误差进行随机均衡,转换为白噪声,提高数模转换器的输出动态范围。14 bit/400 MHz数模转换器采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行流片验证。测试结果表明,在电源电压1.8 V、时钟频率400 MHz时,无杂散动态范围达到90.1 dB,平均功耗为86 mW。
关键词:
随机噪声
电流舵
数模转换器
动态随机均衡

一款应用于物联网芯片的皮安级CMOS电压基准源

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190718

作者:周 爽1,陈新伟2

作者单位:1.黔东南民族职业技术学院 物联网技术系,贵州 凯里556000; 2.福建省信息处理与智能控制重点实验室 福州市机器人技术应用联合实验室,福建 福州350108

摘要: 设计了一种应用于物联网芯片的极低功耗电压基准源。由于漏致势垒降低(Drain-Induced Barrier Lowering,DIBL)效应,栅致漏极泄漏(Gate-Induced Drain Leakage,GIDL)效应及栅-漏电容馈通效应的影响,传统的基于MOS管漏电流的皮安级电压基准源虽然可以实现较低的温度系数,但是线性调整率及电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,PSRR)过低,大大限制了其在具有高电源噪声的物联网芯片中的应用。在传统的双MOS管电压基准源基础上,基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一种新型的自稳压五MOS管电压基准源。Spectre仿真结果显示,0~120 ℃范围内,该自稳压五MOS管电压基准源的平均温度系数为39.2 ppm/℃;电源电压1.0~2.0 V范围内,该电压基准源的线性调整率为33.4 ppm/V;负载电容3 pF情况下,该电压基准的PSRR性能为-9 dB@0.01 Hz及-62 dB@100 Hz。另外,在该0.18 μm CMOS工艺下,该电压基准的电流消耗仅为59 pA@27 ℃,版图面积仅为5 400 μm2。
关键词:
电压基准
线性调整率
PSRR
物联网

一种新型的12位SAR ADC设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190702

作者:孙 帆,黄海波,卢 军,陈宇峰

作者单位:湖北汽车工业学院 电气与信息工程学院,湖北 十堰442002

摘要: 设计了一种12位精度,200 kS/s采样率的逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。针对传统的电容开关切换算法的大电容面积和高功耗,采用一种新型的电容开关切换算法,提高了转换精度,降低了功耗。此外,比较器电路采用一种全差分动态比较器和静态预放大比较器分时工作的方法,进一步降低了功耗。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,对电路进行了设计和仿真。仿真结果表明,在采样率为200 kS/s时,信号噪声失真比(SNDR)为70.94 dB,有效位数(ENOB)为11.49位,功耗为22 μW,优值系数(FOM)为38.2 fJ/(Conversion·step)。
关键词:
逐次逼近模数转换器
新型电容开关切换算法
分时工作比较器
有效位数

应用于无滤波级D类音频功放的新型死区时间控制系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190722

作者:王绍清

作者单位:矽恩微电子厦门北京幸运28,福建 厦门361005

摘要: 设计实现了一种可集成于无滤波级D类音频功率放大器内部的新型死区时间控制系统,通过全新的死区控制系统以及辅助功率管栅级电压分段式驱动电路的采用,有效改善了功放的总谐波失真。采用0.35 μm CMOS 工艺实现了集成这种新型死区时间控制系统的2.1 W单声道无滤波级全差分D类音频功放。在3.0 V~5.5 V电源电压范围、增益设置为单位增益、8 Ω喇叭负载下,输出功率1 W时,该D类音频功的总谐波失真(THD+N)为0.03%。
关键词:
D类音频功放
总谐波失真
死区时间控制
分段式驱动
栅级电压检测

一种快速锁定锁相环的方案设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190684

作者:潘鸿泽1,王东兴1,宋明歆2

作者单位:1.哈尔滨理工大学 理学学院,黑龙江 哈尔滨150080;2.海南大学,海南 海口 570228

摘要: 提出了一种锁相环快速锁定的方案,在传统锁相环基础上,额外设置辅助充电模块,此模块可实现在输入参考时钟与反馈时钟频率差距较大时,提供大电流对滤波器中的电容充电,在临近锁定状态时退出快速锁定模式切断充电通路,因此极大地缩短了的锁定时间,并基于电路仿真验证了方案的可行性与稳定性。
关键词:
锁相环
鉴频鉴相器
电荷泵
滤波器
压控振荡器

测控技术与仪器仪表

多源复合型弹药无损检测系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190636

作者:刘耀周1,宋祥君2,高宏伟3,李 妍3

作者单位:1.沈阳理工大学 装备技术研究院,辽宁 沈阳110159;2.中国人民解放军32181部队,河北 石家庄050000; 3.沈阳理工大学 自动化与电气工程学院,辽宁 沈阳110159

摘要: 针对弹药内部损伤特征差别较大,难以使用一种射线源成像进行无损探伤的问题,提出了一种双焦点射线源融合成像方法和系统。介绍了系统总体结构组成和软硬件设计方案,同步控制电路对两种射线源进行集中控制和焦点切换,智能控制终端对多自由度机械操作平台全方位操控,超声波自动测距装置对焦距进行精准调整。图像采集处理软件采用基于曲波变换的自适应图像增强方法,对常规焦点和微焦点射线图像进行增强和匹配;利用缺陷图像自动识别算法实现缺陷的智能辅助识别。应用结果表明,该系统对弹药内部不同部位、不同尺寸的损伤均具有很好的成像检出效果。
关键词:
无损检测
X射线
射线源集成
缺陷自动识别

智能弹药飞参数据高速回读系统关键技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190603

作者:王 瀚1,李 杰1,雷文彬1,张 波2

作者单位:1.中北大学 仪器与电子学院 动态测试技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西 太原030051; 2.苏州中盛纳米科技北京幸运28,江苏 苏州215123

摘要: 靶场实弹测试需要内置离线式采集存储装置记录各项飞参数据,数据回读过程中,存在由于靶场测试时间有限,现有的回读装置无法及时回读数据,导致靶场试验无法继续的问题。基于上述问题,设计了一种高速数据回读装置。接口芯片使用FT600,在数据传输中,通过乒乓操作节约了缓存空间,减小了传输速度的压力。使用QT编写上位机,实现数据接收及判读处理。通过验证,回读速度可达到160 MB/s,无丢帧、错帧问题,节约了回读时间,能够实现在有限时间内完成弹体内部所有模块运行参数的回读。
关键词:
数据回读
FPGA
乒乓操作
USB3.0

一种弹载数据采集存储模块设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190647

作者:王琳玮1,邵星灵1,杨 卫1,荆 诚2

作者单位:1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室,山西 太原030051;2.北京宇航系统工程研究所,北京100076

摘要: 弹上传感器数据如何准确无误上传至上位机并快速进行存储一直是采集存储设备制造的关键技术难题。为解决这一难题,提出一种基于双模式供电、断电续存和交错双页面编程技术的数据采集存储模块。双模式供电保证即使其中锂电池断电,USB接口仍然可以为存储设备继续供电,数据传输不会因断电而丢数;断电续存技术确保断电情况下采集数据的完整性;交错双页面编程技术保障采集数据高速准确实时存储。通过实验可得出,设备断电不会影响采集数据准确性,并且该模块存储速度可达到30.72 MB/s。
关键词:
弹载
双模式
USB
断电续存
交错双页面编程

基于树莓派的元器件检测系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190875

作者:许 艳1,孟令军1,王志国2

作者单位:1.中北大学 仪器与电子学院,山西 太原030051;2.上海航天电子技术研究所,上海201109

摘要: 针对PCB元器件在贴装过程中出现贴装错误的问题,设计了基于树莓派(Rasspberry Pi)的元器件检测系统。系统采用树莓派作为硬件平台,采集PCB电路板图像,对图像进行预处理,读取PCB坐标文件、完成模板库的制作;并通过手动添加蒙版的方法提高运行效率,使用霍夫变换检测图像定位点对PCB图像进行定位,进而通过检测算法得出PCB元器件的正误,另外采用图像分割的方法对电容表面文字进行提取然后识别。在检测的过程中,如果被测板的图像能够和模板图像匹配,则说明元器件存在而且型号正确,并且能自动识别出电容表面的字符。经过多次测试,实现了电子元器件正误的自动检测。
关键词:
树莓派
PCB元器件
检测算法
图像匹配

通信与网络

基于轨道角动量的双频阵列天线的设计与分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190649

作者:张玲玲

作者单位:浙江工业大学 信息学院,浙江 杭州310023

摘要: 随着通信技术的蓬勃发展,通信频带变得越来越拥挤。为了提升频谱效率和信道容量,基于轨道角动量的思想,以同轴馈电的贴片微带天线为阵元,设计了一种可以携带轨道角动量涡旋电磁波的双频微带阵列天线。HFSS的仿真结果表明,该天线的-10 dB带宽为11.37~22.77 GHz和25.06~31.71 GHz,可以产生多种模态值的OAM波束,而且各个模态的OAM波束具有良好的对称性和旋转性,并且在中心频率21 GHz和27 GHz能同时产生OAM涡旋电磁波。该系统在未来的移动通信(6G)具有广阔的应用前景。
关键词:
双频
轨道角动量
涡旋电磁波
阵列天线

一种改进的ART码译码性能分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190428

作者:耿 珂1,宁兆成2,刘 军2,杨茂繁3,高 强1,熊华钢1

作者单位:1.北京航空航天大学,北京100191;2.东北大学,辽宁 沈阳110819;3.中国人民解放军93303部队,辽宁 沈阳110015

摘要: 纠错码是现代通信系统中抵抗无线衰落信道噪声和干扰不可或缺的标准技术,对纠错编码性能的研究一直是通信技术的热门问题。为了提高纠错码的编译码性能,提出了一种结合重复累积(RA)码和级联树(CT)码的累积重复树(ART)码方案,研究了编码结构和译码算法,分析了密度进化方法,推导了高斯近似实现算法,讨论了与OFDM调制相结合的无线网络应用模式。对不同信道条件下的译码性能进行了仿真和比较分析,结果表明,ART码具有较高的编码增益,且编译码算法简单,采用置信传播(BP)译码算法的ART码性能出色。
关键词:
类turbo码
迭代译码
密度进化
高斯近似

基于区块链的电力物联网接入认证技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190791

作者:陈孝莲1,虎 啸1,沈 超1,李 洋2,高 雪2,于 佳2

作者单位:1.国网无锡供电公司,江苏 无锡214002;2.南瑞集团北京幸运28(国网电力科学研究院),江苏 南京211106

摘要: 随着信息通信技术的发展和“云、大、物、移”战略的实施,电力物联网已为电网发输变配用电等环节提供重要支撑,然而目前集中式的接入认证方式给认证中心带来了巨大的计算和通信压力,特别是大规模并发接入和移动接入为系统认证效率带来严重影响。利用区块链技术去中心化、不可否认的特性,结合电力系统特点,提出了适用于电力物联网的分布式认证方案,方案结合Shamir门限秘密共享机制实现了一种PBFT共识机制,已经合法接入的终端组成认证组,发起对新入终端的分布式认证,并通过区块链分布式账本进行记录。实验表明,该方案可有效提高电力物联网终端并发接入效率。
关键词:
区块链
电力物联网
智能合约
共识机制
分布式认证

面向云计算服务的鉴权协议研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190910

作者:党引弟,国佃利,张 姗

作者单位:华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: 5G通信技术的快速落地,面向云计算服务的系统迎来了全新机遇与挑战,用户通过移动泛在网络可在任何时间、任何地点远程登录该系统获取所需的云计算服务。面向云计算服务的系统的鉴权协议能够实现用户远程服务过程中身份认证与数据保护密钥生成,可抵御一系列潜在的网络攻击威胁,确保个人服务数据机密性与隐私性。基于生物特征验证技术提出了一个新的面向云计算服务系统鉴权协议。在该协议中,服务器与用户能够在交互流程中完成相互之间的身份鉴别,确保两者间协商的会话工作密钥的机密性,并通过BAN-逻辑形式化证明了该鉴权协议的完整性与正确性。与近期提出的相关协议相比,新提出的面向云计算服务系统鉴权协议在安全性能上优势较为突出。
关键词:
云计算
鉴权协议
隐私
BAN-逻辑

计算机技术与应用

基于改进的证据更新工业过程故障诊断研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190536

作者:朱玉华,曲萍萍

作者单位:沈阳工业大学 化工过程自动化学院,辽宁 辽阳111003

摘要: 工业生产过程的故障成因颇为复杂,一种故障的故障特征可能有多种表现形式,而多种故障又有可能表现出一种故障特征。因此单模型、单因素的故障诊断方法已显其不足。提出了改进的证据更新的动态故障诊断算法,并结合人工智能方法应用到硝酸生产过程故障诊断系统中。该方法通过对模糊神经网络的描述来确定故障诊断的辨识框架,应用新型的模糊推理方法生成诊断证据,诊断证据再基于改进的证据更新规则来实现证据的动态更新,根据结果来进行故障决策,从而解决了故障模式多样性、故障诊断动态性以及故障特征不确定性的问题。经实例验证,该方法的应用可提高故障诊断确诊率。
关键词:
故障特征
故障诊断
诊断证据
证据更新

基于缺失观测值的锂电池剩余寿命估计方法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190584

作者:汪秋婷,戚 伟

作者单位:浙江大学城市学院 信息与电气工程学院,浙江 杭州310015

摘要: 研究一种缺失观测值条件下,锂电池剩余使用寿命(RUL)的新型估计方法,算法框架包括预处理模块和预测模块,并引入极端学习机(ELM)。预处理模块基于单点插值和多重插值技术填补缺失观测值,预测模块基于一步/多步超前预测估计剩余寿命。将插值技术和超前预测算法相结合,构建锂电池剩余寿命智能估计系统,处理具有缺失观测值的时间序列数据。该系统具有良好的鲁棒性,并能够自动产生完整的时间序列数据集。实验结果表明,新估计方法适用于锂电池相关的智能诊断与预测系统,具有广泛的应用价值。
关键词:
剩余使用寿命
极端学习机
多重插值技术
多步超前估计
缺失观测值

基于改进型神经网络的变电站监控信息点表优化分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190630

作者:张 宇,张 昊,李 胜,王国鹏,崔慧军

作者单位:国网冀北电力北京幸运28,北京100053

摘要: 变电站监控信息点表作为智能电网大数据支撑的尤为关键环节,目前对其数据提取、管理、整合、应用的技术手段创新需求格外迫切。因此,采用BP神经网络的智能算法,构建变电站监控信息点表数据融合模型;借助以上模型完成变电站监控信息冗余数据的特征提取工作,并基于矩阵分析对BP神经网络算法予以改进,进一步压缩变电站监控信息关联维数,最终实现变电站监控信息点表的优化工作。通过仿真效果分析,该方法降低了变电站监控信息数据处理量,提升了变电站监控信息人工智能性。
关键词:
变电站监控信息点表
BP神经网络
信息融合
矩阵分析

嵌入式技术

DALI 2.0智能照明主控器的研究与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190849

作者:蔡炳利1,潘永雄1,胡敏强2

作者单位:1.广东工业大学 物理与光电工程学院,广东 广州510006;2.明纬(广州)电子北京幸运28,广东 广州510660

摘要: 为了确保数字可寻址调光接口(Digital Addressable Lighting Interface,DALI)系统的兼容性,进一步提升智能化照明控制效果,系统地研究了DALI 2.0标准的接口线路及协议。设计了内置总线电源及接口电路的DALI 2.0主控器,并设计了配套的PC上位机软件。提升了主控器的自主运行能力,使主控器成为照明系统的“大脑”。实施了包含主控器、照度传感器及LED驱动装置的照明系统实验。结果表明,主控器自动处理照度传感器的事件报告并自主控制环境照明亮度,达到了智能管理、降低照明能耗的效果。
关键词:
DALI2.0
照明控制
主控器
总线电源

用于电声测试仪的精密信号源设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190767

作者:周静雷,尹晓东,冯 源

作者单位:西安工程大学 电子信息学院,陕西 西安710048

摘要: 为了提高电声测仪试参数测量的精确度,针对电声测试仪校准设计了一款基于DDS芯片的精密信号源。该信号发生器采用直接数字合成技术,包括STM32最小系统、DDS芯片系统、带通滤波器模块以及数字电位器。利用STM32控制滤波器模块对于DDS模块产生信号的谐波成分和噪声进行滤除,实现高精度的正弦波信号的产生,以便于电声测试仪系统测量精度的提高。通过对数字电位器的控制,实现了电声测试仪对于信号不同幅值的需求。
关键词:
精密信号源
电声测试仪
DDS
带通滤波器
数字电位器

基于STM32的多源数据采集板卡设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190749

作者:王广君1,2,姜建金1,2,马成勇1,2

作者单位:1.中国地质大学(武汉)自动化学院,湖北 武汉430074; 2.复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室,湖北 武汉430074

摘要: 以STM32F429芯片为控制核心,实现了多源数据采集板卡的设计、制作、调试及驱动软件的编写。板卡具有2路独立CAN总线、2路独立RS485、4路RS232、8路输入和8路输出可配置GPIO端口,且板载GPS/BD模块。软件功能包括所有接口驱动与GPS/BD模块位置地理信息提取。经测试表明,全负荷工作时,所有数据通道均处于良好的工作状态,各端口能够按约定波特率以最大数据更新速率同步收发数据。此外,板卡各接口模块均进行电器隔离,数据传输稳定可靠,满足设备长时间加电工作的要求。
关键词:
STM32
数据采集
RS232
CAN总线
GPSBD

基于FPGA的MEWTOCOL-COM 与MODBUS RTU协议快速转换的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190859

作者:陈 虎1,陈 倩2

作者单位:1.成都航空职业技术学院 信息工程学院,四川 成都610100;2.四川大学 电子信息学院,四川 成都610064

摘要: 在工业智能化过程中,现场总线设备之间需要信息交换,但种类繁多的总线通信协议造成了不同设备之间无法进行正确的信息交换。为解决这个问题,首先深入研究了MEWTOCOL-COM和MODBUS RTU(Remote Terminal Unit)两种现场总线协议通信的原理及其运行机制,分析了创建命令、地址和数据映射关系的方法,实现了两者协议间的快速命令、地址和数据的映射,设计了基于FPGA的硬件电路协议转换方案,搭建了实验平台进行MEWTOCOL-COM协议与MODBUS RTU协议之间的转换测试。实验结果表明,该种方法实现了两种网络协议间的转换,从而完成了MEWTOCOL-COM标准设备与MODBUS RTU标准设备的数据互通,且两种协议转换后的通信时延为微秒级。
关键词:
MEWTOCOL-COM
modbusRTU
协议转换
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