基于FPGA的智能串行通信板卡的设计与实现

串行通信模块是每台计算机所必须的对外通信模块的一部分,但由于串行通信协议较多,串行接口也较多,所以,往往这部分模块需要占用较多的体积和资源。将RS 232,RS 422和RS 485三种串行协议和同异步两种串行传输方式通过FPGA兼容于一块智能通信板卡上,通过上位机控制界面的控制,完成对8路串行通道的配置,并介绍了板卡的总体结构及硬件设计,展示了上位机控制界面的通信效果。结果表明,该智能串行通信卡能够很好地完成多协议多方式的串行通信之间的切换,达到了预期的效果。

酸性矿井水在土壤-水环境中运移规律的研究

以溶质运移理论为基础,分析了酸性矿井水在含水层中运移的规律,通过室内土柱实验模拟了酸性矿井水对地下水污染的动态过程,并结合实际观测数据进行对比分析。结果表明:污染面积随时间推移不断扩大,且纵向扩散显著;不同组分由于各自特征的巨大差异,污染程度也有很大差别。本文的研究对预测预报酸性矿井水迁移归宿、评价环境质量、资源化利用以及环境污染的治理与控制等具有重要的理论意义和现实意义。

酸性矿井水运移的动力学预测模型及模型参数分析

分析了酸性矿井水在含水层中运移的规律,充分考虑了地下水密度变化对浓度分布的影响,提出了酸性矿井水迁移转化的动力学环境预测耦合模型,采用Galerkin有限元方法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散,并对酸性矿井水迁移问题进行了模拟分析,通过室内土柱实验求得了基本参数,探讨了模型参数的变化对酸性矿井水运移的影响,为定量研究土壤中酸性矿井水在土壤-水环境中分配与去向提供理论依据。

基于嵌入式计算平台的智能电池系统的设计

针对基于嵌入式计算平台的便携式电子设备,为其设计了一种可通用的智能电池系统(smart battery system,SBS),并详细地介绍了该系统的组成结构、基本原理、硬件构成及软件设计。由于在某些情况下嵌入式主机与智能电池直接采用SMBUS总线通信实现困难且不易移植,故利用单片机作为二者之间的通信桥梁,将智能电池作为嵌入式主机的串口设备进行处理。应用结果表明,整个智能电池系统试验运行良好,安全性好,可靠性高,成本低,可移植性佳。

基于TMDS差分技术的VGA长线传输系统研究与设计

为了改善VGA信号在长线传输过程中产生的衰减和失真等问题,保证VGA信号稳定可靠的传输,提出了基于TMDS差分技术的长线传输方法。通过研究TMDS信号的通信协议,分析VGA长线传输过程中的关键问题,设计了一套包含发送端和接收端的VGA长线传输系统。在发送端VGA模拟信号通过模数转换和TMDS编码转变成数字差分信号,在接收端通过TMDS均衡、解码和数模转换,转换为VGA模拟信号。实验结果表明,该系统有效改善了VGA信号的衰减和失真现象,可保证信号的高质量、长距离传输。

基于CPCI与LPC总线的主板BIT设计

为提高CPCI计算机设备的可靠性,准确地定位故障,减少设备的维修时间,在原计算机主板的基础上,提出了基于CPCI总线及LPC总线的故障检测卡。以故障检测和定位为目标,兼顾设备的扩展性和易用性,建立以CPLD为控制芯片,采用VHDL硬件描述语言,实现对计算机主板进行故障检测和定位的功能卡。详细介绍了BIT(built in test)卡的原理和软、硬件设计,并给出了仿真结果。仿真实验结果表明,整个设计安全可靠,移植性好,可为计算机的主板设计提供参考。

基于光传输的USB键盘鼠标一体化设计

为解决通用串行总线USB的传输距离短的问题,提出了一种用光纤传输替代电气传输的方案。该方案通过在USB主机端和USB设备端分别添加一MCU来分别模拟主机和设备的行为,从而实现USB主机和USB设备的隔离,以便可以通过光纤传输来代替电传输。通过键盘鼠标一体化设计实例,验证了该方案具有可行性和实用性。该设计方案已经在实际项目中得到了很好的应用。

基于FPGA的1553B总线板卡的设计

为了提高飞行器内部时分指令/响应式多路数据传输数据总线(MIL-STD-1553B)设备的可扩展性,缩短设计周期,降低设备成本,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的设计方案。详细介绍板卡的组成结构、基本原理、硬件构成及软件设计。给出了基于FPGA的1553B总线控制器和远程终端的工作流程,实验测试表明,该紧凑型PCI(CPCI)板卡能实现总线控制器与远程终端之间的通信,验证了设计方案的可行性和实用性。

基于模态分析的印制电路板抗振优化设计

保证印制电路板足够高的固有频率可有效提高印制电路板的抗振能力。以3U和6U两种典型尺寸的印制电路板为例,分别建立有限元模型,通过模态分析得到其各阶固有频率。针对印制电路板固有频率偏低的问题,分别对3U和6U板卡设计优化安装方案。模态分析表明,这些优化安装方案易于实现,可显著提高这2种板卡的固有频率,增强抗振能力,提高可靠性,同时考虑了电路设计的需要。

基于VxWorks的抗恶劣环境智能型CAN通讯卡的设计与实现

为了实现基于CAN总线的通讯与控制,提出了一种基于VxWorks操作系统的智能型CPCI总线CAN通讯卡设计方案;克服了传统智能型和非智能型CAN通讯卡的缺陷,采用了以FPGA为核心的新型结构,并设计了一种特殊的准异步FIFO用于跨时钟域的帧缓冲;介绍了CAN通讯卡的硬件设计、FPGA逻辑设计、VxWorks下的PCI设备驱动程序设计,以及抗恶劣环境加固设计;实验结果表明,该设计可以达到每秒6000帧以上的发送速率,高于一般传统智能型CAN通讯卡,并可以满足恶劣环境下的可靠通讯需求;已成功应用于军用车载设备的嵌入式控制中。

具有混音功能的新型语音卡设计与实现

为满足某控制系统实时记录语音和播放录音的实际需求,基于语音压缩编码技术,以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,设计实现了16个通道采集语音信号,进行ADPCM编码,将语音文件以WAVE格式存储,集监听、播放指定语音通道及任意时间段录音于一体的紧凑型PCI(CPCI)板卡;该板卡区别于传统语音卡的创新点在于运用语音叠加技术使板卡具有混音功能,能够将不同通道语音混音、记录存储,同时具有压缩比可自由选择的功能;详细介绍了板卡的组成机构、工作原理、硬件设计和软件设计;最后进行实验测试,板卡语音存储、语音回放等各项功能正常,音质良好,验证了设计方案的可行性与实用性。

基于龙芯2F处理器的CPCI主板设计

采用龙芯2F处理器设计实现了一款CPCI总线形式主板,介绍了主板关键模块的设计方案,对主板PCB设计中DDR2(double date rate 2)接口总线等关键信号的信号完整性以及电源完整性问题进行了分析,根据信号完整性经验法则对主板中的关键高速总线信号进行了优化设计,给出了设计完成后相关的实际波形效果图,验证了设计的有效性。

基于磁放大器的计算机ATX电源的研究与设计

针对大功率计算机ATX电源多路输出中存在的负载交叉调节效应较严重的问题,提出了一种基于磁放大器的计算机电源系统解决方法。该方法以双管正激电路拓扑为主功率变换拓扑,在各辅路输出中采用磁放大器分别进行稳压,并且每个磁放大器反馈控制回路独立设计,极大地改善了负载交叉调节效应。分析了磁放大器工作的原理,并给出了用于ATX电源中的磁放大器的设计方法和步骤。采用集成电路设计上电与掉电时序,简化了传统的ATX时序电路,提高了系统可靠性。最后设计了一款350W计算机ATX电源样机,表明了该ATX电源设计方法,并给出了样机关键点实验波形。

基于DDS的程控多模式脉冲发生及捕捉板卡设计与实现

脉冲发生及捕捉板卡(简称脉冲板)可实现多模式脉冲发生和捕捉计数的功能;采取PCI接口芯片和FPGA配合方案完成与上位机的通讯;采用直接数字式频率综合技术合成目标频率脉冲信号实现脉冲发送功能;采用光电隔离技术捕捉外部脉冲信号实现脉冲捕捉功能;对软硬件进行加固实现高精度、高可靠性、强实时性、可扩展性且能抗恶劣作战环境的军事用途脉冲板。依据国军标相关要求检验脉冲板,并采用脉冲板自环形式测试,结果显示其技术指标有新的突破:步进值可达到1‰Hz,频率精度可达0.01%。

基于CPCI的高可靠性数字量输入输出卡的设计

为了满足某飞弹发射系统控制端电压功率驱动输出、使能发送以及现场开关信号实时采集与控制的需求,为其设计了一块基于CPCI总线接口的高可靠性数字量输入输出卡,详细介绍了该板卡的基本原理、硬件构成以及基于VxWorks系统的驱动程序设计。由于板卡特殊使用环境的需求,故从电路和软件两个方面进行了可靠性设计。目前该数字量输入输出卡已在实际军事工程项目中得到了应用,具有运行良好、可靠性高、输入输出响快等特点,完全满足用户需求。

防电磁泄漏串口通讯卡的设计与实现

军用通信设备在正常工作时会产生电磁泄漏,泄漏的电磁信号会被敌方情报系统还原为有用的信息,造成泄密,这对国防信息安全构成很大的威胁。本文采用TEMPEST技术从元器件、滤波电路、线路和印制板入手,消除产生强电磁波的根源,设计并实现防电磁泄漏的串口通讯卡。为了实现CPCI接口与串口的直接通信,以FPGA为主控器件,实现CPCI接口模块和串口模块的控制及通信,并将异步FIFO用于跨时钟域数据的缓冲。采用自顶向下的层次化设计方法完成FPGA逻辑设计。实验结果表明,板卡不但实现了基本的RS232协议,实现了波特率、数据位、校验位、停止位的可选,而且满足军用电磁辐射要求,有效地防止了电磁泄漏,保障了信息和通信安全,已成功应用于航空测试系统中。

CPCI-E背板设计与仿真

CPCI-E背板的设计直接影响CPCI-E系统的性能。结合行业规范,设计一种具备高兼容性的CPCI-E背板。对背板中涉及的信号完整性问题进行分析,并做出针对性设计。通过仿真的方法验证设计的可行性。

抗高功率微波的VGA信号光传输设计

现代战场中,高功率微波武器的大量使用令众多军用电子设备面临严重威胁。VGA作为军用计算机主要的视频信号,提升其在恶劣的电磁环境中传输时的抗干扰能力尤为重要。提出了一种基于光电转换技术的VGA信号光纤传输方法。通过介绍相关电路、实验过程及结果分析表明该方案能够满足抗高功率微波干扰的需求,在工程上有一定的应用前景。

军用高可靠性ATX电源的设计与实现

本文结合具体的工程项目,论述了军用高可靠性ATX电源的设计过程。阐述了定制ATX电源的工作原理。以及在设计过程之中,如何来满足具体苛刻的要求。

基于FPGA的8路VGA长线传输系统设计

从军用多路长线传输系统的应用需求出发,以长线传输和多路切换的核心功能为研究对象,通过研究现有军用切换矩阵中存在的问题,从芯片级设计着手,研制具有长距离传输能力的切换矩阵收发设备。在目前切换矩阵的基础上,采用FPGA硬件平台与差分传输技术,将差分长线传输功能与切换矩阵功能相结合,设计一套包含发送端和接收端的8路VGA长线传输系统。试验结果表明,该系统有效改善了切换矩阵性能,保证了信号可靠、稳定地进行长距离传输。