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关键词： 纯电动客车   整车控制器   硬件设计   驱动控制策略  

摘要： 汽车工业是现在社会的主要支柱产业,近几年在中国,汽车的销量不断增大。汽车的发展给人类带来很大方便,但是,巨大的传统汽车保有量,也给我们带来一系列问题。例如汽车尾气排放带来的环境污染、雾霾加重,汽车对石油能源的急剧消耗等等。因此,开发一种新能源作为汽车的动力是急需发展的问题。电动汽车作为一种无污染,可再生动力源的新能源汽车很好解决了上述问题。本文是基于纯电动客车,研究出的纯电动客车的整车控制系统。该整车控制系统的方法和策略在其他电动车上都可以使用。本文的主要内如下几个方面。1.本文首先研究了纯电动车动力参数的匹配,电动车合理的动力参数匹配是电动车控制系统能准确控制电动车的提前,动力参数中的电机性能参数以及电池性能参数将直接影响到电动车的性能。在动力参数匹配过程中,首先根据电动车要求性能进行理论计算,计算出电机和电池所需要的理论参数值,然后再去市场调研,进行电机和电池的选型。最后根据电机和电池选取型号,通过ADVISOR电动车仿真软件,来确定选取电机和电池参数是否满足该电动车的性能要求。2.本文研究了纯电动车的整车控制方案。纯电动车控制系统它包括控制系统大方案设定、控制器的硬件设计、纯电动车驱动控制策略、控制器软件编程实现。首先是对纯电动车的控制方案制定,在控制方案中,会根据实际情况以及纯电动车整车控制器的设计原则以及设计要求,设计整车的通信过程方式、整车的数据采集方式、整车的电器驱动方式和整车代码的调试方法。当方案制定完成后,就是整车控制器硬件的实际设计,这里包括一些系统CPU芯片的选型、最小系统硬件设计（例如电源电路、时钟电路、看门狗电路、BDM电路等等）、数据采集电路设计、电器驱动电路设计以及控制器的通信接口电路设计。3.本文研究了整车控制器方案以及硬件设计完成后,一些控制策略的制定。这里面控制策略主要是电动车行驶过程中,如何根据路况实际情况以及汽车本身的实际情况,来制定电动车行驶过程中的各种对应策略,根据电机和电池性能的分析,然后理论计算出,各个控制模式的数值,这几个控制模式的制定为了增强电动车的经济性能、动力性能和平顺性。当控制策略完成后,设计研究电机转矩的请求过程,设计中采用插值算法,完成整车的电机转矩控制策略。4.设计了整车控制器的软件实现。通过选取μC/OS-Ⅱ嵌入式系统,对整车控制器的软件进行设计。软件的设计就是为了满足先前设计的要求,以及设计的控制策略和控制算法。本文就是以纯电动车整车控制器为基础,设计控制系统整体控制方案、硬件设计过程、驱动控制算法以及软件的实现过程。

关键词： TMS320C6678   FPGA   SRIO   信号完整性  

摘要： 随着获取视频图像设备和数字图像处理技术的迅猛发展,视频图像也向着高帧频、高分辨率的标准迈进。高帧频图像在带来大量的图像信息的同时,也带来了巨大的运算数据量。对于庞大的数据量和日益复杂的图像处理算法,我们需要对高性能的实时处理平台进行研究。本文搭建了基于多核DSP+FPGA架构的视频图像处理平台。系统以TI多核DSP TMS320C6678和Xilinx公司的FPGA XC5VLX110T作为核心处理器,通过Cameralink接口采集图像,并将数据缓存至FPGA外围存储器DDR2。数据经过FPGA预处理后,通过高速接口SRIO实现互联将数据传输至DSP外部存储器DDR3。由DSP进行复杂的运算处理并将结果由网口输出或者传至FPGA由串口输出。整个系统有较强的通用性和可移植性,既可以体现出FPGA丰富的逻辑资源特点,又可以发挥出DSP复杂运算能力的优势。论文从以下几个方面开展研究工作:首先,本文介绍了系统的总体设计思路及其指标需求,并对数据流进行分析;其次,根据系统的需求对主处理器件进行选型并且对多核DSP的基础架构和新技术进行介绍,对比研究了两种核间模式对系统速度和稳定性影响;再者,对系统的整体性能进行分析,设计了系统框图;接着根据系统方案,使用软件对系统功耗需求进行估算,完成电源方案设计;然后完成时钟、外围存储、高速接口、视频接口等电路设计,绘制了视频信号处理平台的原理图,在PCB的叠层、布局布线设计中考虑信号完整性问题;最后研究多核DSP引导加载技术和二级引导,对SYS/BIOS实时操作系统进行搭建。

关键词： 信息通信   CAN总线   硬件设计   软件设计   试验研究  

摘要： 目前,CAN(控制局域网)总线凭借其自身的各种优势在汽车总线领域占有重要地位,并具有良好的应用前景。论文以实际应用为背景,以STM32F105RB为主控芯片,设计实现一个CAN总线测试系统。该系统支持两路CAN最大1Mbit/s的传输,采用USB口与上位机进行通信,并以Lab VIEW为平台设计实现上位机软件,具有较强的实用性。论文首先对应用背景及国内外研究现状进行分析,在此基础上提出论文设计目标。随后,基于相关标准,对CAN总线相关理论进行深入分析,着重于数据链路层和应用层相关理论。接着,选择集成有CAN接口和USB接口的STM32F105RB作为测试系统硬件部分的主控芯片,并进行电源电路、CAN接口电路、USB接口电路等关键模块的电路设计。论文对CAN总线和USB总线的负载能力进行计算分析,确定硬件整体设计方案可行。测试系统固件部分则以意法半导体公司官方库为基础,在Keil u Vision4平台上设计实现。测试系统USB驱动部分的设计,论文分析传统驱动开发方式不足,基于NI-VISA生成驱动,完成USB接口基本通信。然后在Lab VIEW中对数据格式进行定义,完成真正意义上的驱动开发。测试系统上位机软件的设计在Lab VIEW平台上实现,不仅实现简单的报文收发功能,还实现诊断服务、报文解析等复杂但非常实用的功能,增强系统的实用性。最后,针对CAN总线测试系统的基本功能及主要性能指标,对系统进行全面的测评,证明系统能够满足需求。

关键词： 宽带集群   LTE4G网络   NVIDIA处理器   电源管理单元  

摘要： 近年来,随着硬件集成电路、嵌入式软件以及无线传输技术的不断发展,以数字化为核心的宽带集群通信网络逐渐取代了模拟集群通讯网络成为了通讯领域的发展趋势。国内已有很多公司意识到这个领域的发展前景并开发出较为成熟的产品,但研发出来的产品功能相对单一,无法满足绝大多数行业客户的需求。本论文设计的宽带集群终端具有如下功能：为用户提供点对点业务短信、业务彩信、视频通话等功能;提供单点呼叫、专业语音集群对讲、音频加密等通讯功能满足客户对通信安全性的特殊要求;提供视频采集以及通过LTE4G网络技术高速的实时回传等功能。 论文首先介绍了集群通信技术的发展历史以及现状,其次从总体上论述了以NVIDIA处理器为核心的硬件平台架构以及硬件核心模块的设计思想;接下来论述了宽带集群终端硬件的具体电路模块;并对整个电源管理单元的设计以及电源资源分配做了重点阐述;然后详细介绍了对关键功能模块的测试及调试方法;最后就本论文工作做了总结并给出后续要完善的工作。 从最终对试产终端样机的调试及测试情况来看,整个硬件系统运行非常稳定,各功能模块工作正常,性能也完全符合预期的要求。截至论文发稿前,该产品已经完成了小批量试产,相信通过本论文的详细描述,能够帮助相关设计人员快速设计出性能出色、质量可靠且满足市场要求的集群终端。

关键词： 安全仪表系统   硬件设计   软件设计   逻辑  

摘要： 天然气作为一种清洁能源,在我国的需求越来越大。天然气净化厂的原料气、生产净化使用的主要辅料(MDEA、三甘醇)都为有毒有害物质,所生产的天然气和硫磺都为易燃物质,这就对安全仪表系统提出了更高的要求。本论文以普光天然气净化厂天然气净化装置为研究对象,基于HIMA H41/51Q平台,对天然气净化装置的燃烧器管理系统、工艺设备安全连锁需求进行了分析,进行了包括硬件设计、网络设计、组态逻辑设计、网络通讯设计、操作画面组态设计等内容的安全仪表系统的整体设计,设计完成的系统在系统测试中达到最初设计的目标,系统的运行效果良好。最后对整套系统的安全性进行评价,确定了整套系统符合设计的安全要求。

关键词： 短波通信   软件无线电   调制解调器   硬件设计   DSP  

摘要： 短波通信具有较长的发展历程,在上世纪50年代发展到了鼎盛时期,80年代时被美军作为重要的战事通信手段。短波通信设备通常具有小巧轻便的外形、可以快速转移和组网、通信距离远且功率很低,因而在军事通信上具有重要的地位,长期以来都是各个国家军事通信的研究热点和发展方向之一。 短波数据调制解调器是使用多种技术将数字信号转换为适合在短波信道上传输的模拟信号的设备,是短波数据通信中的关键部件,也是军事领域中保证远程通信的主要装备,其应用范围极其广泛、数量极大。传统的调制解调器传输速率慢、抗干扰性不强,在数字信息化发展迅速的今天,已经不能满足现代数字通信的需求。我国的短波通信技术水平与美国等国家的领先技术也有很大的差距,当前配备的调制解调器,普遍存在传输速率不高、可靠性低的现象,而且型号种类繁多,通信标准得不到统一,很难实现协同通信。 针对当前调制解调器的这些不足,本文提出了一套新型调制解调器设计方案。利用软件无线电思想设计了一套通用硬件平台,实现信号的数字化处理,减小了信号的损耗和干扰;使用高速度的数据转换器和数字信号处理器可以实现语音、图像等信号的实时处理。在此基础上根据MIL-STD-188-110C和STANAG5066标准设计的接口和软件可使调制解调器具有更高的传输效率和兼容性。 本论文的主要工作和成果包括以下几个方面： (1)设计了一种软件无线电结构的新型调制解调器的方案。美军通信标准MIL-STD-188-110C对调制解调器的交织、编码等技术的改进为提高数据传输速率提供了有效的手段,北约短波通信标准STANAG5066可以提高设备的兼容性。根据这些标准,结合软件无线电技术、数字信号处理技术设计的系统方案,可完成信号的高速数字化处理。 (2)硬件电路设计。数字信号处理部分是数字化调制解调器的核心,使用高性能DSP TMS320C6748实现,负责数据的处理和算法运算。根据需要设计DDR2、Flash、电源等电路,并设计了串口、网络接口等通信和控制接口;作为模拟和数字信号的桥梁,信号采样转换模块使用的Sigma-Delta ADC/DAC具有很高的抗混叠性和分辨率,大大降低了信号的噪声,而McBSP接口可以完成ADC/DAC与DSP的高速数据传输。 (3)PCB设计。PCB的设计往往影响设备的性能和电磁辐射。由于调制解调器的功能强大,硬件电路使用的器件较多,且高速信号复杂,因而PCB的设计从器件选型到电路设计、布局布线都需要考虑很多因素。本论文从PCB的叠层、阻抗等方面的设计保证信号传输质量,并从电源芯片选型、噪声处理等方面的设计严格控制噪声的产生和传递,通过仿真结果表明这些设计具有良好的效果。 (4)电路调试和测试。通过硬件电路调试,PCB板上电工作后,在CCS平台下对DSP、内存及接口进行测试,结果表明均能正常工作,验证了方案的可行性。

关键词： 分布式光纤振动传感   数据采集   硬件设计   FPGA数字设计   Linux设备驱动  

摘要： 分布式光纤振动传感技术通过光纤内光信号特性的变化来传感检测外界被测信号,这种新型的传感器克服了传统点式传感器的不足,具有体积小、抗干扰抗辐射、耐腐蚀等优点。光纤振动传感技术运用在安防领域,能够远程、连续、实时的对较大范围内的目标做入侵监测,可广泛应用于一些基础设施以及部分拥有特殊要求的安防系统中。分布式光纤振动传感监控系统是基于分布式光纤振动传感技术的一类新型周界安防监测系统。本文研制了分布式光纤振动传感监控系统中的信号采集和处理模块,实现传感信号的采集、处理、振动识别与预警、人机交互等功能。根据分布式光纤振动传感信号的特点,采用了FPGA(EP4CE55)和ARM(S3C2440)协同采集处理的架构,充分利用FPGA的实时性和并行性完成对光路系统的控制、传感信号的采集、预处理和数据传输,同时通过移植在ARM上的linux操作系统完成对传感信号的处理识别和人机交互等监控平台软件设计。本文的主要工作如下：1.完成信号采集与处理系统的硬件设计与制作。选用AD9233完成对脉冲波信号的采集,选用TLV2545完成对连续波信号的采集;采用FPGA信号采集底板+ARM核心板的硬件系统结构,完成了包括电源系统、信号采集、FPGA/ARM及其外围电路等部分的原理图设计和PCB板的制作与调试。2.完成了FPGA的逻辑设计。通过FPGA完成对光路系统的触发、控制模数转换器采集两路(脉冲波+连续波)传感信号、对采集到的数据进行预处理与缓存等功能,实现了FPGA与ARM通信的接口。通过在FPGA内部实现相应的配置寄存器组和FIFO缓存,将其虚拟化为ARM外部存储总线上的设备,ARM能够通过总线读写方式高效的完成对采集参数的配置、缓存数据的读取等工作。3.完成Linux驱动程序的设计。针对系统的应用需求,开发了针对FPGA前端采集模块的字符型驱动程序,实现了ARM对FPGA控制信号的发送、传感数据的读取和缓存以及中断的申请和处理,并提供简洁的调用接口给应用程序。协助完成了基于Qt的应用程序界面的开发,并移植Linux-2.6.32内核和YAFFS文件系统到ARM上。通过联调测试,本系统工作稳定,两路传感信号的采集和预处理结果良好,FPGA与ARM的软件工作正常,能够满足系统的需求。

关键词： H.264   熵编码   基于上下文的自适应二进制算术编码   硬件设计  

摘要： H.264主要采用了两种熵编码方式对句法元素进行编码：基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)和基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)o CABAC比CAVLC节省10%左右的码率,但是CABAC算法复杂度高,用软件来实现CABAC难以满足高清视频的实时编码要求。本文对CABAC算法进行深入的分析和改进,并完成了CABAC熵编码电路的结构设计。本文首先对CABAC的原理和算法流程进行了深入的研究和分析。通过研究可以发现,CABAC的高度复杂性主要来自于两个方面：数据的相关性和句法元素的多样性。然后对其中关键模块的算法进行了优化,既有利于编码的速度的提高,也有利于硬件的实现。接着采用硬件的方法完成了本文CABAC熵编码电路的设计,并对包括初始化、二进制化和概率模型建模、句法元素序列控制状态机、宏块上下文信息管理以及基于五级流水线架构的二进制算术编码器在内的各个模块的设计进行了详细的介绍。最后对本文的CABAC熵编码电路进行功能仿真和时序综合,验证本文的电路设计是否满足要求。采用H.264标准视频测试序列对本文的CABAC熵编码电路进行测试,电路可以实现lbin/cycle的编码能力,整个电路的等效逻辑门数约为3.5万门。实验结果表明,本文设计实现的CABAC熵编码电路,可以满足720P@30f高清视频的实时编码要求。

关键词： 电容层析成像   大尺度ECT传感器优化设计   杂散电容   等电位驱动   双T型模拟开关阵列   数字解调  

摘要： 电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography, ECT)技术是一种可对封闭管道或容器内的多相流进行可视化监测的技术,其因具有非侵入、成本低、耐高温和结构简单等优点而被广泛应用于工业生产过程可视化监测。目前,大部分工业ECT系统均基于直径为5 cm-20 cm的小尺度传感器设计,而对于直径大于或等于1m的大尺度容器,如煮糖罐,现有ECT系统无法对其内部蔗糖晶体溶液进行可视化监测,因此,有必要设计基于大尺度传感器的ECT系统。本文在前人成果的基础上,对基于大尺度传感器的ECT系统硬件部分进行了设计、制作和测试,主要完成以下工作：1、对基于多种尺度传感器的ECT系统设计和应用的国内外发展现状做了较为详尽的介绍;初步提出了基于大尺度传感器的ECT系统硬件框架。2、阐述了基于大尺度传感器的ECT系统有限元仿真模型和传感器综合性能评价函数,并结合两者对传感器结构参数进行优化,设计并实现了大尺度ECT传感器。3、设计并实现了基于大尺度传感器的ECT硬件系统,分析了各关键模块;针对由大尺度传感器引入的较强杂散电容测量干扰,采用了等电位驱动电缆内屏蔽技术结合双T型模拟开关阵列和数字解调电路的方式来进行消除;针对大尺度传感器中心区域灵敏度较低的问题,采用双极板激励模式来提升传感器中心区域敏感场强度,从而提升系统灵敏度。4、测试了基于大尺度传感器的ECT硬件系统在正常工作条件下的连接电缆极限长度;测试了硬件系统整体性能,分析了系统的抗杂散电容干扰能力和稳定性;利用硬件系统测得的数据进行初步成像研究。测试结果表明,基于直径为1m传感器的ECT系统的连接电缆极限长度约为3.9 m,在双极板激励模式下,采用等电位驱动电缆内屏蔽技术结合双T型模拟开关阵列和数字解调电路的方案,可使该ECT系统具有较好的抗杂散电容干扰能力和稳定性,且能较好的识别蔗糖测试物。

关键词： Zigbee技术   焰火燃放   CC2530  

摘要： 本文研究了Zigbee无线网络硬件系统组网思路与设计。焰火燃放拟用Zig Bee开发系统的技术核C51RF-CC2530-PK,组建焰火燃放控制系统,大大的提高了焰火燃放的安全性和可靠性。