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关键词： 车载信息娱乐系统   i.MX6处理器   硬件设计  

摘要： 便携式消费类电子的迅猛发展,已经深深地影响了汽车产业的格局,也激活了车载信息娱乐系统这一领域的发展潜能。当移动消费类电子的技术浪潮席卷到车载领域,以及消费者对汽车的需求进一步提升时,将驱使着车载信息娱乐系统向更加智能、安全和舒适的方向不断努力。 本文旨在设计并实现一种多功能集成的、具有丰富扩展接口的车载信息娱乐系统。结合当前电子技术的发展现状和未来趋势,以及今后社会对高端配置汽车的功能需求,制定出了以Freescale ***6工业级信息娱乐处理器搭载Google开源Android系统的框架设计方案。该系统将包含六大功能模块：车载移动通讯及互联网接入模块、多媒体采集播放模块、包含语音控制的先进2D/3D GPS导航模块、大容量存储模块、包含HDMI、MiniPCIe、USB等常用外设接口模块、包含触摸屏、摄像头等高级视窗界面模块,满足基本性能外几乎涵盖了所有的设计需求。 本文主要从硬件设计的角度,详明阐述了系统的硬件原理图设计和印制电路板设计。在原理图设计方面,着重论述了***6的核心电路和常用外围接口电路的设计,讲解了主要功能模块的器件选型和应用原理。核心电路的设计主要包括微处理器的电源管理子系统、随机存储器、只读存储器。而常用外围接口电路则包含无线连接模块、音频编解码模块、MiniPCIe接口、HDMI接口、USB接口等。在印制电路板设计方面,则着重讨论了基本的布局布线规则和要求、电路板层叠结构的选择以及高速信号如DDR3走线问题。其次还讨论了印制电路板设计的不可避免的信号阻抗匹配、差分对走线、电源地平面、电磁兼容设计等问题。 经过系统的各项测试包括系统启动测试和系统功能模块测试,初步验证了整个系统设计的正确性,最终分析表明该系统完全满足预期的设计要求。该系统支持硬件功能模块的扩展性,同时满足软件复用性,为后续车载信息娱乐系统的更新和完善提供了便利。

关键词： PXIe   大容量数据存储   数据采集模块   高速数据传输  

摘要： 随着虚拟仪器技术的发展,PXIe总线将Compact PCIe的高带宽数据传输功能与不同仪器模块间的高精度同步特性融合为一体,逐渐成为新一代的仪器测试总线。基于PXIe总线的大容量数据采集模块凭借板载存储容量大、数据吞吐速度快等优点,被广泛地应用于仪器测试的各个领域。目前,国外许多仪器生产商已开发出基于PXIe总线的大容量数据采集模块,但国内还处于起步阶段。因此,开发一款基于PXIe总线的大容量数据采集模块对国内市场来说具有一定意义。本文结合攻读硕士学位期间承担的“深存储PXIe示波器模块”项目,着眼于虚拟仪器技术的应用,以及大容量数据存储技术的实现,主要从以下几方面进行了深入研究:(1)数据采集电路设计。数据采集电路把经过模拟通道调理好的待测信号进行模数转换,以得到待测信号的数字信息。(2)大容量数据存储电路设计。本文在深入研究DDR2 SDRAM控制器的实现的基础上,结合开发难度和设计成本,最终确定了采用FPGA自带的DDR2 SDRAM控制器IP核来实现对大容量数据存储的控制。(3)PXIe接口电路设计。本文根据PXIe总线硬件规范1.0、Compact PCIe规范R1.0、PCIe总线基本规范3.0以及PCIe卡电气机械规范1.1,深入探讨了PXIe数据采集模块中PCIe总线接口的四种实现方案,并总结了各自的优缺点,最终确定了采用PCIe专用桥接芯片PEX8311来实现PCIe x1的通信协议,并深入研究了PXIe背板同步触发特性。通过测试,按照本方案设计出来的PXIe数据采集模块基本实现了高速信号的数据采集、存储和传输等功能。实现了最大实时采样率2GS/s,存储深度256Mpts,PXIe数据采集模块可正常工作在PCIe x1的通信模式下,采用DMA块传输模式数据实时传输速率峰值可达200MB/s,充分发挥出了PXIe高速数据传输的优势。

关键词： LXI总线   Cortex-A8   Bootloader   时间同步  

摘要： LXI总线技术使测试系统仪器间的距离和节点数都没有限制,触发事件的时间也能被记录,从而能够实现分布式的同步测量,LXI触发盒是一种能实现将不具有LXI功能转化为具有LXI功能的设备。并且随着嵌入式技术的发展,LXI仪器向着处理速度更快,存储容量更大,支持系统更多元化的方向发展,更高性能的Cortex-A8内核以其优秀的性价比引起了我们的关注。本课题中完成的触发盒属于LXI A级,它支持多种触发输入输出方式,拥有LAN接口,能够实现网络控制,并且处理器模块采用Cortex-A8结构。本文首先分析了目前国内外的同步触发装置的发展现状,论述了LXI触发盒的设计总体方案,重点讨论了LXI触发功能的实现。具体研究内容如下:1)处理器模块设计。搭建以“Cortex-A8+Flash+RAM”为结构的处理平台。对硬件电路进行分析设计,包括存储器部分电路,复位和时钟电路,电源电路以及外部接口电路等,并完成相应的Bootloader的设计和Wince系统的移植。2)LXI触发盒功能设计。其支持时间同步,并有四种触发输入方式:LAN消息触发、IEEE1588定时触发、LXI硬件总线触发和外触发,以及三种触发输出方式:LAN消息触发、LXI硬件总线触发和外触发。并能配置触发输出的延时和脉宽,同时记录触发的事件日志。在完成LXI触发盒后对其功能进行了调试,并对改善其各方面性能做了大量实验,取得了较满意的效果。本课题完成了触发盒的硬件设计,调试结果符合预期的设计方案。

关键词： 光伏发电   推挽全桥双向DC/DC变换器   参数设计  

摘要： 本文在搭建光伏变流器整机电源的基础上，设计了用在推挽全桥双向DC/DC变换器主电路的主电路参数和辅助电路，给工程人员在设计光伏发电变流器提供参考。

关键词： 电动缸   速度控制   位置控制   软件设计   硬件设计  

摘要： 随着伺服驱动技术的不断进步,电动执行器的响应速度快、控制精度高的特点越来越显著,而作为电动执行器的一种,电动缸具有运行灵活、运行位置精确可控制的特点。正是基于这些优点,将电动缸应用到大型零部件的装配上,对改善装配环境,提高装配精度有重要的研究意义。 在电动缸的研究中,控制策略多采用对伺服电机的位置控制模式。本文的研究方法是基于伺服电机的速度控制模式,首先建立电机的数学模型,再将数学模型代入到伺服系统中进行仿真分析,仿真结果满足控制指标的要求,表明控制策略可行,然后采用“控制卡与伺服驱动器”的控制模式搭建实验平台,对控制电路和主电路进行设计,完成端口接线并绘制主电路图和控制电路图,软件部分使用C++编写控制程序,完成控制相关的功能模块,最后进行静态和动态实验,实验的结果满足控制指标的要求,验证了控制策略的正确性。 另外,为提高控制信号抗干扰能力,易于控制信号传输,减少电动缸在运行时,对负载产生的电磁干扰,又采用“CAN卡与伺服变频器”的控制模式,研究时首先了解了CAN通讯的特点,接着介绍了CAN卡和伺服驱动器的相关知识并以此为基础搭建实验平台,软件部分使用Matlab编写控制程序,实现电动缸的定位和自动运行,最后在电机的位置控制和速度控制模式下分别进行了实验研究,并对实验数据进行了分析总结,其中静态实验结果满足要求。

关键词： CAN总线   汽车车灯控制   硬件电路设计   软件编程设计   图像分析  

摘要： 随着汽车工业的快速发展，汽车电子装置不断增加和丰富，综合配置控制系统变得复杂，众多数据信号互相交换处理难度增大。传统汽车对于信息传递多数是车载线束，该技术已不能有效地处理庞大信息量。为了解决这一难题，减小功耗的汽车总线控制技术应运而生。 本文深入研究、分析CAN总线通信协议。在此基础上，设计一种具有自适应性车灯控制系统，通过硬件电路设计和软件编程设计实现功能。硬件电路设计主要包括电源电路、MCU与CAN总线收发器连接电路、视频信号处理电路、模拟数字信号转换电路、车灯驱动电路等设计。软件设计包括系统主程序设计、发送数据与接收数据设计、CRC校验程序设计、PWM程序等设计。系统在飞思卡尔公司开发的CODEWARRIOR环境进行编译，通过软件设计实现CAN总线数据发送与接收。 在硬件平台测试车灯控制系统性能，实验结果表明，系统具有良好的通信速率和自适应性，CAN总线差分电压约为2.21伏特，通信速率达到125Kbps，工作频率为100KHz。通过系统优化前后测试结果对比分析，优化后车灯控制系统采集图像平均灰度值提高约42.9%、灯光强度提高约18.6%。系统可以保持灯光照射范围，提高视野，保证安全驾驶。

关键词： 水声通信   时间反转镜   Delta-Sigma   接收机   发射机  

摘要： 水声通信节点是一种重要的水声辅助设备,可以在水下将一个水声通信节点的信息与另外一个水声节点的信息进行无线共享,既降低了水下线缆的制作成本,又提升了水下设备的灵活性。本论文以高速率的时间反转镜算法为背景,设计并制作了一套水声通信节点的硬件平台,并为发射机设计了 Delta-Sigma信号源。水声通信节点发射机工作于水下密闭电子仓中,其发射信号的有效性以及稳定性直接影响其它节点共享此节点信息的准确性。处于密闭电子仓中的发射机最需要考虑的因素就是电源能量转化成电信号能量的效率,高效的转化率不仅有利于发射声源级的提高,也极其有利于内部热量的减少,提高水声通信节点的稳定性。本论文设计并制作了基于Delta-Sigma调制方式的水声通信节点发射机,并给出了设计过程中关键元件的选取方法以及电路形式的构成原则。接收机作为模拟信号调理的最后一环,既承载了水声信道高衰减,高干扰的压力,又需要为后级数字信号处理提供尽可能高信噪比的信号。因此,接收机设计的优劣也直接影响到通信的可靠性,本论文设计并实现了以可变增益放大器和有源滤波器为基本结构的接收机。数字信号处理平台是整个水声通信节点的大脑,它既为发射机提供Delta-Sigma信号源,又要对接收到的信号进行处理,解算出信息序列。本文以FPGA+DSP为基本信号处理结构,完成了 FPGA与DSP模块的互联、AD采集电路、DAC电路、以及网口电路原理图的设计和相应PCB制作。在设计完成水声通信节点后,本论文又对其性能做了实验室测试、水池测试及松花湖外场试验,经试验验证了水声通信节点设计的合理性以及硬件电路的稳定性,达到了预期目的。

关键词： 缸内直喷汽油机   电控单元   硬件设计   软件设计   标定系统软件  

摘要： 缸内直喷（GDI）汽油机在输出扭矩和功率方面所能取得的巨大效益以及在降低排放和燃油消耗方面所存在的巨大潜力，已经成为今后一段时间汽油机的主流机型。发动机电控技术作为缸内直喷汽油机的一项关键技术，将是研究的重点之一。本文针对采用双VVT、ETC、涡轮增压等技术的直喷汽油机，开发了实验用发动机电控单元（ECU）的硬件、底层驱动软件和标定系统软件，以便ECU能够实时检测发动机传感器的信号，并实现对各种执行器的控制。本文研究的主要内容如下： (1) ECU的硬件设计。通过分析台架试验用GDI发动机ECU的功能要求，确定传感器和执行器的配置，设计GDI发动机ECU总体方案。根据不同的传感器输入信号特性和执行器输出驱动原理，基于Infineon公司Tricore内核的32位单片机TC1782设计了ECU硬件系统，能够实现传感器输入信号的调理以及喷油器、点火线圈、进排气VVT相位调节阀、高压油泵等执行器的硬件驱动。硬件调试结果表明，ECU的硬件电路满足设计要求，具有良好的可靠性和抗干扰能力。 (2) ECU驱动层软件设计。制定了ECU软件总体结构，基于任务调度机制和中断服务体系，划分软件系统任务并分配任务优先级。开发了ECU软件系统的底层驱动程序，主要包括各种传感器输入信号的采集、分析以及物理量的转换，喷油定时，点火定时，节气门位置驱动控制，进排气VVT相位调节阀的调节，燃油油轨压力的控制，CCP协议的解析等，为实现应用层控制策略和控制算法奠定基础。软件调试结果表明，软件能够根据传感器信号准确计算对应的实际物理值，并能准确地计算出喷油器、点火线圈等执行器的控制信号，基本满足设计的要求。 (3) ECU的标定系统软件开发。基于Visual Basic开发环境，开发了具有人机对话界面的标定系统软件。通过CAN总线通信方式，可在线设置发动机的运行控制参数，实时监控发动机运行过程中的状态参数，并具有MAP数据的上传、修改、存储、下载等功能。调试结果表明，标定软件具有较强的灵活性和通用性，能够满足ECU标定、监控等任务的要求。 经过硬、软件系统的联合调试，在一定程度上验证了实验用ECU硬软件的可行性和可靠性，为研究GDI发动机燃烧过程和性能提供了试验工具。

关键词： 北斗   智能交通   定位技术   终端  

摘要： 城市交通系统是城市的重要基础设施,对于城市的正常运转、社会发展、经济繁荣以 及居民的生活质量起着关键的作用。随着交通基础设施和信息化的飞速发展,公路交通的复杂性和拥挤度与日俱增,已经成为困扰车辆出行的大问题。因为城市交通系统是一个多目标、多层次、多因素的复杂大系统,依靠传统的交通运输管理办法和服务手段已经不能适应智能交通的发展需求,也难以从根本上解决城市交通问题。 从目前的情况看,现有的交通信息系统以收集处理为主,通过电子信息指示牌和广播发布信息,这种模式虽然在一定程度上促进了交通信息化的发展,但是在交通信息联网和信息互动上尚存在着不足,同时在车载导航方面主要依靠GPS,存在着不安全不稳定的诸多因素。在新的历史条件下,物联网技术和北斗导航系统的发展将城市交通的要素信息与交通出行车辆连接起来,形成一个包括具备智慧和沟通能力的交通信息服务系统,从而进一步提升交通运输的智能化、信息化水平,是解决城市交通服务的有效途径。 本课题主要工作是完成北斗多模智能车载服务终端的硬件设计。设备将在使用我国自主知识产权北斗卫星定位技术的基础上,通过在终端中集成WIFI、2G、3G通信模块,GPS和北斗卫星的多模导航模块的在交通行业上的应用创新,实现出行车辆与城市交通信息服务系统通讯连接,为车辆提供高效的信息交互服务,同时使车辆成为交通要素中的一个智能节点,支持相关的行业监管需求,实现出行车辆与道路的协调配合、和谐统一的目标。

关键词： 工学结合   实践能力   职业能力   工作过程   课程开发  

摘要： 针对当前高职院校学生理论基础差等特点，为了提高高职院校人才培养质量，提出以工学结合，校企合作，一体化教学模式的课程开发。在企业调研和实践专家的访谈基础上，对工作岗位分析，围绕以职业能力培养为核心，确定典型工作任务和学习情境（项目），开发学生工作页。基于工作过程的课程在计算机应用专业进行了尝试，大大增强学生的实践能力，提高了学生的学习兴趣，让课堂充满活力和生命，取得了很好的成效。