关键词： Microchip   RT)PolarFire FPGA   耐辐射  

摘要： 航天器电子产品的研发人员通常使用耐辐射(RT)现场可编程门阵列(FPGA)开发机载系统,以满足未来太空任务严苛的性能要求,承受剧烈的发射过程,并在恶劣的太空环境中连续可靠地运行。Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)推出经优化的耐辐射RT PolarFire FPGA,为新兴的高性能太空应用市场带来具备上述功能的新产品。新款RT PolarFire FPGA可满足航天器有效载荷系统对高速数据路径的最苛刻要求,并尽可能降低功耗和发热。

关键词： 缓存   Redis   分布式系统   多线程  

摘要： 随着计算机网络信息技术的快速发展,当前,越来越多的计算机应用集中到了网络服务器端。早期的简单的网站已经不能满足现有的大规模用户的访问请求。由于用户访问量的激增,Web2.0时代已经到来。缓存技术是一种非常实用的技术,大大优化了用户的体验。在Web2.0相关技术中,缓存技术是其中的重要组成部分。本文以一个分布式缓存系统的开发为课题,充分研究了当前已有的各种缓存系统,结合在工程实践中的难点问题,设计和实现一个分布式缓存系统。本文研究的主要内容如下:1、设计了zRedis缓存系统的整体架构,包括三个不同的组件:元数据服务器(zRedis MetaServer)、客户端代理(zRedis Proxy)和实际的数据存储服务器(zRedis Server),能够将数据合理的分片到多个节点并实现快速的读写。2、实现了分布式和多线程数据存储服务器。包括使用Reactor模式实现高性能的网络服务程序:快速建立多个网络连接,接收和处理网络数据;使用Protobuf解决TCP粘包问题;将原有的单线程Redis扩展成一个多线程网络服务程序,解决了多线程之间的数据共享和数据竞争问题;给出了该存储服务器接收到的普通的读写请求时的处理流程;论述了节点之间执行数据淘汰算法的流程。3、该系统采用Raft算法解决了数据的分布式一致性问题,同时详细阐述了在写操作的各个阶段发生Leader节点崩溃、Follower节点崩溃、网络分区等出错情况下Raft算法的处理机制。该系统通过将单机Redis扩充为一个分布式缓存系统,做到了存储的性能指标同硬件的增长成线性关系,提升了计算机硬件的使用效率,降低了企业的运行和维护成本。

关键词： LoRa   网络控制器   自适应数据速率   MAC Command  

摘要： 随着社会信息技术水平的不断提升,物联网也在稳步发展。面对越来越多物联网应用场景的兴起,传统无线传输技术逐渐无法满足海量物联网设备接入时在覆盖范围和功耗上的需求,低功耗广覆盖无线网络(Low Power Wide Area Network,LPWAN)应运而生。LoRa技术凭借远距离传输、超低设备功耗、低成本、易组网等特点受到了广泛关注。本文以LoRa的MAC层协议为基础,针对LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)网络中节点自适应数据速率(Adaptive Data Rate,ADR)和MAC层控制命令(MAC Command)等进行研究,提出了基于网络丢包率的数据速率调节策略和下行MAC Command队列机制,设计并实现了LoRaWAN网络控制器。首先,本文对LoRa网络中节点的自适应数据速率调节机制进行了研究,并研究了基础ADR算法,且在此基础上加以改进,提出了基于网络丢包率的数据速率调节策略。本文提出的调节策略中增加了网络丢包率的计算,根据丢包率的反馈,判断使用目标扩频因子的节点的链路情况,从而调节节点数据速率。调节策略根据网络实际情况的反馈对扩频因子进行再分配,从而降低了网络中数据包的碰撞概率,提高网络整体的数据包传输效率。其次,本文根据LoRaWAN协议中的MAC Command处理流程,提出了下行MAC Command队列机制,用于网络服务器内部MAC Command的处理流程控制和模块间的数据交互。本文提出的下行队列机制中为下行MAC Command建立了请求队列和响应队列,将应用数据和MAC层控制命令的处理逻辑分离,降低了功能模块间的耦合性,利用队列FIFO(First Input First Ouput,先进先出)的存储特点,维护上、下行MAC Command之间的一致性。然后,针对文中提出的数据速率调节策略和下行MAC Command队列,在LoRaWAN网络服务器中,设计并实现了网络控制器模块,主要负责LoRa网络中MAC Command的处理和节点的数据速率调节。最后,搭建了测试环境进行性能测试。测试结果表明,本文提出的下行MAC Command队列机制,能够有序处理节点与服务器之间传输的MAC Command,同时,相比只考虑节点自身调节的基础ADR算法,本文提出的基于网络丢包率的数据速率调节策略能够合理分配节点的扩频因子,并且获得更高的网络数据传输效率。

关键词： 软磁材料   功率铁氧体   低功耗   锰锌铁氧体   镍锌铁氧体  

摘要： 信息技术的发展对用于功率传输设备的器件提出了更高的要求,针对器件高频化,小型化,轻量化的需求,开发成本低廉、性能优越的高频软磁功率材料成为一大热点和难点。在所有功率软磁材料中,金属软磁因为其电阻率较低,涡流损耗较大,通常只能应用在较低频率,在1 MHz及以上的频率下,铁氧体是目前产业化中最为重要的功率传输用软磁材料。本文采用固体氧化物烧结工艺制备了在1 MHz以上使用的低功耗功率铁氧体材料。对于锰锌铁氧体,通过依次研究烧结工艺优化,主成分的选择,单种添加剂的作用和离子联合替代方法制备了能在5 MHz使用的锰锌功率铁氧体材料;对于更高频使用的镍锌铁氧体,通过主成分的研究确定了适宜的成分配比。通过对其性能的研究,得到的具体结论如下:1)在锰锌铁氧体中NiO的加入能够明显改善材料功率损耗的温度特性,其主要原因是其加入能够提高材料的截止频率,其中纳米NiO由于其扩散效果更好,能够在晶粒生长初期抑制晶粒长大,对于截止频率的提高和剩余损耗的降低效果更好。单独添加5000ppm的纳米NiO的效果最好,添加过多会导致烧结致密性降低,从而磁导率和饱和磁感应强度均有下降。2)在锰锌铁氧体中In2O3的加入能够提高烧结致密性,明显提高材料的饱和磁感应强度,从而使得材料在保持一定截止频率的条件下,能有效提高磁导率。除此之外,还能抑制晶粒内部的铁离子间的导电机制,从而提高材料晶粒内部的电阻率,降低高频使用下的功率损耗。3)通过Ca、Si、Ti、In、Ni多元离子复合添加能够从增加烧结致密度和均匀性,减少烧结过程晶粒内的气孔和晶粒间孔洞,增加晶界电阻,提高晶粒内部交换作用,调节Fe2+含量等方面改善材料的频率特性,能够综合发挥添加剂之间的协同作用,使在5 MHz的使用条件下依然保持较高的磁导率,截止频率可以高达10MHz,降低材料的功率损耗。得到的材料起始磁导率为746.21,在25℃时材料的饱和磁感应强度为515.7 mT,在100℃时材料的饱和磁感应强度为434.6 mT,材料电阻率为 6.51Ω·m,密度为4.96g/cm3,在 100℃,3MHz,10 mT的测试条件下,其功率损耗为84.4kW/m3,在100℃,5MHz,5mT的测试条件下,其功率损耗为117.9 kW/m3。4)通过对磁谱和功率损耗的分析,发现磁谱中由于畴壁共振产生的共振峰越强烈,材料在高频下的功率损耗越低。并发现通过离子联合替代方法制备的锰锌铁氧体的共振峰明显增强,其高频功率损耗也有所降低。通过损耗分离发现,共振峰的增强能够使畴壁共振导致的剩余损耗出现的频率升高,更有利于材料在接近截止频率的频率下使用。

关键词： JAVA语言  

ISBN: (纸本)9787111614906

摘要： 本书在第1版的基础上，增加了Thread.java类API的案例数量，对线程的信息进行监控实时采样，强化了volatile语义、多线程核心synchronized的案例，增加了原子与线程安全的内容，深入浅出地介绍了代码重排特性，细化了工具类ThreadLocal和InheritableThreadLocal的源代码分析与原理，力求知识点连贯，方便读者深度学习与理解。

关键词： 运算放大器   Trim技术   低失调电压   低功耗  

摘要： 21世纪以来,集成电路工艺技术在不断发展,集成度也在提高,数模混合系统在电子信息系统领域的应用也越来越广泛。伴随而至的,对模拟集成电路的设计也有了更高的要求:高性能,低功耗,高精度,高集成度等。众所周知,在模拟与数模混合系统中最基本的的模块单元为运算放大器,其性能的好坏直接关系到整个电路系统性能的好坏。所以高性能运放的研究与设计在当今社会有着极其重要的意义和价值。本论文研究了一款高精度,低温漂,低功耗运算放大器。该运算放大器有着轨到轨的输入,折叠式共栅共源高增益放大级以及前馈式AB类轨到轨输出级,并且有使用trim技术达到的低的输入失调电压。所有的性能指标指定运行在温度范围为-40°C到+125°C。本文设计的运算放大器输入端采用互补型全差动输入对管以扩展输入范围,输入对管偏置电路采用常跨导偏置,输入端增加trim电路对互补型差分对管进行trim以达到低的输入失调电压。Trim技术采用一次性可编程存储单元OTP。一次性可编程存储单元包括一种基于熔丝单元的一次性可编程存储器,其可以通过熔断一组熔丝阵列中的选定单元来编程,其次还会有一系列的感知电路可以记录熔丝的编程情况,然后可以用基于熔丝阵列一次性可编程存储器存储的数据模型输出去控制运放输入差分对管的trim。高增益放大级采用折叠式共栅共源结构。前馈式AB类轨至轨输出级受到浮动电流源的控制,其作用是削弱了AB类控制电路对电源电压的依赖性,减少了共模输入电压对输出级的静态电流的影响,电路的电源抑制比同时也得到了改善。基于某晶圆厂0.25μm CMOS工艺的条件,对电路采用CADENCE软件进行了仿真,最后对该芯片进行了实验室级别包括不同温度环境下的实际测试验证。该运算放大器最终实际测试结果显示该运算放大器的电源电压范围为2.2V到5.5V。在5.5V的电源电压下,输入失调电压典型值约在25μV,失调电压温度漂移典型值0.6μV/°C,静态电流约为1mA,典型输出电流源23mA,典型输出电流沉22mA,电路持续总功耗小于250mW,直流开环增益达到120dB左右,单位增益带宽大约10MHz,相位裕度达到60°,芯片面积为850μm*950μm,最终完成了一款运算放大器的设计。

关键词： Ku波段   数字化   捷变频   超低相噪   低杂散   低功耗   小体积  

摘要： 本文介绍了一种基于软件平台研制的频率合成及收发功能的数字化电子设备,主要功能为在120 mm×100 mm×30mm的小体积下产生发射激励信号和其他装置所需的本振信号和相参时钟,同时对天线接收的有用信号进行双通道模拟处理。该设备在传统设计方式的基础上,将Ku波段低功耗、捷变频、超低相噪、低杂散频率合成技术综合设计并集成应用;同时,采用优化仿真实现小体积下多种信号集成的优良电磁兼容特性。实测Ku波段发射信号相位噪声≤-110 dBc/Hz@1 kHz,信号杂散抑制≤-60 dBc;在三收一发及频率合成的集成体制下,电源电流从传统的3.5 A,优化为2.9 A。

关键词： 远程水表抄表   STM32L   低功耗   GPRS/GSM   485总线  

摘要： 随着全球智能化水务系统建设的推进,我国城乡智能水表产业发展迅速,智能水表的使用量持续增加,需要工作人员现场抄读的机械式传统水表逐渐被其代替。与此同时,“远程抄表,集中监控,统一管理”的水表数据采集和管理模式正逐渐成为全国各地水表行业的管理标准。因此,设计一套功能完善的远程水表抄表系统,使得整个水务系统标准化、数字化、信息化是十分有意义的。本文首先对国内外智能水表发展趋势和远程水表抄表系统的现状做出了分析,介绍了目前走在远程水表抄表行业前列的企业和他们的优秀产品;并结合实际的市场需求,从系统功耗、数据采集精确度、系统工作效率、系统实用性和兼容性等多方面因素出发,提出了一套基于物联网的低功耗远程水表抄表系统的软硬件设计方案;随后对远程水表抄表系统的工作原理和系统架构进行了分析,针对水表抄表系统的任务指标,设计实现了超低功耗的基于STM32-ARM核心处理器的嵌入式系统硬件电路,分别为:电源电路、数据采集电路、数据存储电路、通讯电路、实时时钟电路和系统低功耗管控电路;接着根据整套水表抄表系统的工作流程,实现了多套测试和执行软件,其中包括基于ARM处理器的执行于MCU内部NorFlash的bootloader更新程序与APP主控程序,基于.NET框架下WinForm的远程程序更新工控软件,基于Eclipse和SqlServer的远程水表抄表测试平台。本文最后对抄表系统进行了全面、细致的测试。测试结果表明,系统功能基本实现,系统电池使用年限可达4年,脉冲量累计误差约为千分之一个,485直读表零误码率,模拟量采集误差小于±0.8%,配合上报文补发程序下的数据远传无数据丢失。

关键词： 有害气体监测   微机电系统   气体传感器   快速检测  

摘要： 目前市面上大部分家用有害气体检测仪主要针对室内、车内等气体条件相对稳定的监测环境，此类产品一般都需要有稳定的电源供应（室内一般是220V市电供电，车内一般是点烟器口供电），气体检测需要的稳定时间较长（通常需要几分钟），对于不确定环境（比如马路上突然有尾气飘过、逛商场路过刚装修的店面、商场的地下车库等）可能存在的突发性有害气体带来的伤害，该类检测仪基本无法应对，存在不能及时判定、无法快速响应等问题。本课题的研究目标是针对传统家用气体监测方案的不足进行改进，采用基于微机电系统(Microelectromechanical Systems，MEMS)工艺制备的新型微型气体传感器为传感探头，相比传统传感器方案，本课题力求做到整体功耗更低，可以电池供电，针对日常有害气体能快速响应，有效报警，以求达到低功耗、低成本、快速响应、方便便携使用的目的。基于以上设计目标，本课题主要开展以下几个方面的研究:　　(1)建立适合的MEMS微型气体传感器激励——响应模型，为新型传感器的应用提供理论基础。　　(2)深入分析MEMS微型气体传感器的使用特性，设计合适的硬件驱动电路，达到既能保证传感器有效工作又能降低电路整体功耗的目的。　　(3)实现MEMS微型气体传感器对多种有害气体的定性监测，设定合理的报警闽值。　　(4)深入分析MEMS微型气体传感器的瞬态响应特性，通过实测数据模拟建立响应函数，为快速检测提供算法支撑。　　(5)测试该设计在实际应用场景下的使用情况，拓展家用有害气体监测仪的应用范围。　　本课题改善了目前家用气体检测仪功能单一、功耗偏大等不足，拓展了家用气体检测仪便携使用的应用场景，同时也为保证人们免遭有害气体可能带来的伤害提供了更多方位的保护，具有积极的现实作用。

关键词： 低功耗   高稳定性   动态偏置网络   共源共栅密勒补偿   无片外电容LDO  

摘要： 低压差(LDO)线性稳压器是电源管理IC中的功能模块,易于实现且噪声水平低,广泛应用于许多便携式电子设备中,尤其是适应用于高性能电路和对噪声敏感的应用中。在当前的SOC片上系统中,集成了大量功能电路,包括逻辑控制单元,存储单元,模拟放大电路,电源管理模块等。这些功能电路对稳压源的性能要求越来越高,如高稳定性、低功耗和低噪声等。为了达到这样的高性能,传统低压差线性稳压器通常会采取负载端大电容补偿,但当前的片上SOC系统发展方向是芯片面积越来越小,但晶体管集成度越来越高,大电容需要占用基板或芯片大量面积去实现,这样就与集成度的提高产生了矛盾。当前有一些电路设计手段对这一矛盾提出了解决方案,输出无电容LDO是最好的解决方案之一,许多学者和工程人员发表了大量文献和电路实例,但还有一些问题没有解决,如具有低压差,低静态电流,小的瞬态下冲/过冲和高稳定性等。然而,这些性能很难同时实现,在当前面临这些的问题下,本文做了如下工作:本文设计一款基于55nm CMOS工艺低功耗高稳定性的无片外电容LDO,应用于片上SOC电路中,以满足高稳定性、低功耗和低噪声等要求。(1)通过采用自适应功率管技术,使得相应功率晶体管根据负载电流的条件在两极和三级级联拓扑之间进行切换;低负载电流时使用低宽长比的辅功率管,高负载电流时使用主功率管,节省功耗,提高电流利用效率。(2)通过使用动态偏置网络,使动态偏置网络晶体管与次级功率管成比例,随着次级功率管的电流增大而增加误差放大器的电流,以此增加带宽和改善负载瞬态响应性能。(3)通过过冲减少电路,使得LDO在负载瞬态情况下输出过冲电压减小。(4)通过使用共源共栅密勒补偿技术实现整个系统的稳定。仿真结果显示:这款LDO的输入电压范围为1.1V-1.4V,可实现稳定输出电压1V;在零负载电流的情况下,LDO消耗4.8μA电流。在输入电压1.4V,输出电压为1V,负载发生100mA/0.3μs跳变时,瞬态响应时间均小于3.7μs;负载瞬态响应过冲与下冲电压均小于146mV。此外,满载时负载调整率为3.09μV/m A,低频电源抑制比为-66.58dB。