关键词： 数据采集系统   XBee3   无线网络   低功耗   终端设备   协调器  

摘要： 针对目前煤矿井下数据采集系统布线繁琐、能耗较大、整体可靠性不高等问题,设计了一种应用于煤矿井下的本安型低功耗数据采集系统;系统主要由协调器和终端设备组成,并基于XBee3模块组建了簇状拓扑结构的无线传感器网络,其中终端设备采用XBee3模块作为主控单元,可对煤矿井下各类传感器数据进行采集和传输,协调器可以完成对数据的实时分析、存储、上传和显示等功能。试验结果表明:系统能够准确采集煤矿井下布置的传感器数据,具有传输距离远、功耗低、时延短等特点。

关键词： 瓦斯浓度监测   甲烷检测用载体催化元件   分布式监测   低功耗   功耗控制   LoRa   智能网关  

摘要： 针对催化燃烧式甲烷传感器功耗较高及有线瓦斯浓度监测系统安装成本高、扩展性和灵活性差、维护工作量大等问题,设计了基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统,详细介绍了瓦斯浓度采集节点与LoRa智能网关的软硬件设计。瓦斯浓度采集节点采用STM32L151超低功耗系列处理器,通过电源管理模块将系统电源分为可控的3个部分,并通过功耗控制策略降低功耗:①单片机核心系统采用低功耗模式;②MJC4/2.8J甲烷检测用载体催化元件采用动态通电方式,以降低平均电流;③采集节点中除单片机核心系统外的其他模块按需供电。LoRa智能网关利用嵌入式实时操作系统μC/OS-II进行任务调度,使网关性能达到最优,提高CPU的利用率。测试结果表明,瓦斯浓度采集节点具有较好的数据传输性能,功耗控制策略可有效降低采集节点的平均电流,从而延长电池使用时间,降低系统维护工作量。

关键词： Latency   Energy-efficiency   Queueing   Lock-free   Fetch-and-add   Multi-cores   Data centers  

摘要： Energy-efficient mechanisms for reducing the latency in queuing of multiple threads running on multi-core chips have been a topic of great interest. This is because not only is a high latency undesirable, but it also collectively exacerbates the energy consumption. For lowering latency, one can use techniques such as lock-free algorithms, but they keep threads spinning, incurring high CPU usage, which in turn consumes higher energy. Common blocking synchronization primitives such as mutual exclusion locks or semaphores may be more energy-efficient, but their performance can be poor because they incur high latency. This paper proposes a new approach that combines a lock-free algorithm with resource efficiency of blocking synchronization primitives. The algorithm, named eLCRQ, is implemented as queueing scheme that uses the lightweight Linux Futex system call to construct a block-when-necessary layer on top of the popular lock-free LCRQ. The algorithm judiciously uses the blockwhen-necessary principle, which results in a close to lock-free performance under contention. For no-contention conditions, we use the Futex System call for conditional blocking instead of spinning in a retry loop. The advantage of this scheme is that it releases the CPU, allowing it to perform other tasks without wasting its energy on useless spinning. We analyzed the performance of our scheme on a heterogeneous platform and with varying levels loads. We also compared the proposed scheme with other well-known IPC mechanisms under various settings. Our experimental results illustrate that eLCRQ-spin achieves better latency and higher energy reduction.

关键词： 低温锂电池   电量模型   能量管理系统   低功耗   放电特殊曲线  

摘要： 首先研究了低温锂电池充、放电控制系统,包括低温锂电池选型、低温锂电池包模块设计;其次研究了控制系统硬件电路模块设计,软件设计思路;再次研究了影响低温环境系锂电池能源包各种影响因素并给出了解决办法;最后研究了基于低温锂电池低温充放电曲线特点上的电池放电特性和电量模型的建立和使用等。系统解决了目前锂电池能源包高温环境下工作时循环寿命减少,以及低温环境下工作时充放电容量降低的问题。

关键词： 图形渲染管线   光栅化加速器   透视校正插值算法,多线程双向并行扫描  

摘要： 光栅化是图形渲染管线中的关键环节,光栅化加速器是决定图形处理器性能的重要部件。基于重心坐标系的透视校正插值算法,在边函数算法基础上,提出双向四行并行的扫描方式,优化了光栅化算法,提高了图形渲染管线效率。硬件上实现了多线程双向并行扫描的光栅化加速器,验证环境采用20 nmXCVU440平台芯片,综合实现后频率为125 MHz,满足设计需求。

关键词： EtherCAT   多线程   压装系统   实时   IGH   Wireshark   Qt  

摘要： 针对基于现场总线的压装系统数据传输实时性差、性能不足的问题,基于EtherCAT和多线程,设计了一种压装系统。系统由主站和从站串联组成。主站包括IGH EtherCAT Master和基于Qt框架的压装系统;从站包括采样模块XMC4800和伺服驱动器MADHT1505BA1,利用Wireshark等工具对系统的传输速率、稳定性和负载进行了测试。实验结果表明:数据传输具有较好的实时性,系统具有较好的稳定性。

关键词： CY15B104Q   铁电存储器   STM32   SPI接口   低功耗   测试程序  

摘要： 针对传统地震数据采集传输系统在实时传输过程中频繁出现的数据丢失问题,设计了基于CY15B104Q的地震数据实时采集传输系统。系统以STM32F407ZG处理器为核心,选择CY15B104Q作为数据的缓存空间,在功能上扩大了传统地震数据采集系统的储存空间,在应用层上给出一套C语言的标准接口。经测试表明,将CY15B104Q应用于传统的地震数据采集传输系统上,其各项指标达到了设计要求,不仅降低功耗、减小体积、易与微处理器接口,还能够对矿井中微机电系统(MEMS)三分量检波器进行稳定的实时采集处理与传输。

关键词： 卫星通信   K频段低噪声放大器   低功耗   高品质因数硅通孔电感  

摘要： 基于0.13μm锗硅(SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor,BiCMOS)工艺,设计制作了一种高增益低功耗K频段低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),通过优化晶体管尺寸及利用硅通孔设计高品质因数射极退化电感,降低了LNA噪声。实测结果表明,在1.6 V偏置条件下,该LNA在20 GHz的噪声系数等于1.94 dB,输入1 dB压缩点等于-29.6 dBm;18~21.3 GHz频率范围内,LNA增益大于23.3 dB,S 11和S 22均小于-10 dB。包含偏置电路功耗在内,芯片功耗仅21 mW,优于其他同等噪声系数的K频段SiGe BiCMOS LNA。该LNA可应用于卫星通信等K频段低功耗接收机系统。

关键词： 低功耗蓝牙   蓝牙技术   待机时间   无线接口   蓝牙协议   电子产品   连接速度   Bluetooth  

摘要： 一、背景介绍蓝牙技术是由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group, Bluetooth SIG,)提出,应用于短距离电子设备之间进行数据通信和信息交互的无线接口技术。由于其具有成本低、功率低、模块体积小、公开性强等特点,已经成为实现电子产品短距离连接的普遍技术。到目前为止,蓝牙技术一共经历了V1.1到V5.2等多个版本。从V4.0版本开始,蓝牙协议规范同时包含了三种蓝牙技术,即传统蓝牙(Basic Rate/Enhanced Data Rate, BR/EDR)、低功耗蓝牙(Low Energy, LE)和高速蓝牙。其中低功耗蓝牙,因其具有待机时间长、连接速度快、发射和接收的高峰功率低等特点而被广泛使用[1]。