面向仪用总线的实时Sunday数据帧提取算法设计

在各类仪用总线网络通信过程中,系统往往需要在应用层上对接收的高速数据流进行实时处理。而如何对连续的数据流进行数据帧数据提取是讨论的主要问题。对此,分析了常见仪用总线的协议处理方法,并设计了一套帧提取算法,算法包含帧提取状态机、改进的Sunday帧头匹配算法以及帧内子域查找算法。然后本文采用直接发送、经由TCP网络发送两种环境对算法进行测试,实验证明本算法性能优于Netty框架下的帧长度域解码。最后,本文为了实际测试和应用算法,使用该算法对64通道,100 kS/s模拟量采集卡进行数据帧的实时提取和存储,并对采集的模拟量进行波形显示。本算法可用于仪用总线应用层的数据分隔、帧头识别、帧数据提取工作。

基于Camera Link的视频图像信号源设计

针对给某智能图像信息处理终端提供可靠的图像信号源,设计了一种基于Camera Link接口的视频图像信号源。该文对图像信号源进行了总体方案设计、硬件电路设计以及帧同步算法设计并进行了验证。该图像信号源通过PCIe总线连接到上位机,并利用DDR3高速缓存图像。通过Camera Link接口与智能图像信息处理终端之间进行通信。结果表明,该设备可用于生产过程中智能图像信息处理终端的相关试验,完成了测试图像的输出,输出图像有效像素为2 560×720,采集到的画面40帧/秒,带宽可达1.9 Gbps,具有一定的工程应用价值。

基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统设计与研究

设计了基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统,本系统在Xilinx公司推出的Zynq系列ARM+FPGA SoC平台上进行软硬件协同设计,充分发挥Zynq集成的ARM和FPGA的处理优势,完成医用内窥镜解码采集、处理与显示。本系统由FPGA采集以OV6946为核心的医用内窥镜经OV426桥接IC转码后的数字信号图像,通过AXI4总线缓存到ARM端的DDR3,经ARM做部分处理后再次缓存并由VDMA读出并转换为AXI4-STREAM。通过Vivado HLS编写输入输出接口均为AXI4-STREAM的视频流处理算法,固化到FPGA端运行,经过HDMI显示。实验结果表明,在HDMI显示器可以观察到经算法实时处理的OV6946的视频流,保证低功耗的同时也完成了高性能、实时的视频流处理。

建立和谐师生关系的策略初探

本文从促进和改善师生关系实际出发,对优化新型师生关系的途径进行了实践探索。通过“更新教育观念,尊重学生,了解学生需求,培养良好的人格品质、积极开展交往、缩小师生间情感距离,赢得学生尊敬和信赖”等具体实施策略,共同建立“民主平等,尊师爱生,情感交融,协力合作”的和谐师生关系,构建和谐的教育环境,构建和谐的校园,使学生身心和谐健康地成长。

基于STM32的电磁阀智能控制系统设计

高温环境下电磁阀参数的实时监测与控制对航空发动机等大型装备的正常运行至关重要。针对电磁阀操作不当导致设备动力系统故障等问题,设计了基于STM32的电磁阀自动控制系统。该系统采用模块化设计,并对各功能模块均进行了信号隔离设计,增加了系统的灵活性和稳定性;可实现对8路电磁阀进行启停控制以及动作模式的选择,还具有对接入该系统的8路电流传感器进行数据实时监控的功能,并可以通过上位机设置相关参数。试验表明,该系统具有实用性强、稳定性高的特点,为高温环境下电磁阀参数的稳定控制提供了一种可行的方案。

基于Vivado HLS的内窥镜实时暗部增强算法设计

医用内窥镜的探头体积有限,使用环境特殊,照明条件有限,故图像的暗部处理显得尤为重要。本设计提出一种快速的彩色图像暗部增强算法,首先对采集到的RGB888格式视频流图像进行通道分离,然后通过卷积的方式对每个通道进行特定窗口大小的均值滤波来进行区域特征提取。最后对滤波后三个通道的每个对应点取平均值,代入特定参数的Logistic函数,得到的结果为该帧图像该位置像素点的增益,并将其应用于原图。本设计以Xilnx公司推出的Zynq系列ARM+FPGA SoC平台为载体,使用Vivado HLS进行AXI-Stream接口视频流处理算法的开发,并生成IP在FPGA端运行。经过实验,本算法在Zynq7020平台处理400×400@30 fps的一帧图像仅需1.6 ms,保证了视频流输出的实时性。同时把内窥镜伸入口腔观察算法处理前后的视频流图像可知,本算法在保证区域对比度的同时增强了暗部亮度,较好的提升了医用内窥镜视频流的暗部质量。

基于IEEE 1588精密时钟同步系统的设计

时间精度问题对实时控制系统中协同作业至关重要。针对分布式控制系统中各传感器节点的时钟在物理上具有分散性致使实时性差从而导致系统部分功能故障的问题,基于IEEE 1588协议,分析了时间同步实现的模型方法,制作了基于DP83640的分布式时间同步系统。该系统构建了以太网协议栈,实现了在以太网物理层的时间戳标记功能以及PTP协议帧的发送和接收的功能。试验结果表明,该系统通过软硬件双重时间戳标记,可消除在链路层、网络层、传输层上组帧的时间延时问题,实现2 nm以内的时钟同步,极大地提升时间同步的精度,可广泛应用于对时钟精度要求较高的场合。

创新——激发智慧火花的源泉

新课标提出：“在发展语言能力的同时．发展思维能力，激发想象力和创造潜能。”可以说，培养和发展学生想象能力是提高教学质量、促进学生语文素质发展不可缺少的因素。

基于虚拟应答器的三裕度数据处理设备研制

针对当前地铁定位系统定位严重依赖于地面应答器的技术难题,提出了一种利用二维码定位的虚拟应答器的测试方法。在高精度时钟同步的基础上,设计了新型数据融合算法,制作了数据解调电路,构建了作对称三备份高可用性系统,对该测试系统进行了验证。试验结果表明,该测试方法可借助二维码实现列车的自主定位与启停,实时显示列车状态,定位精度可达厘米,且无需后继的地面应答器的人工维修,节省大量成本。同时,为实现列车自动驾驶的测试提供了可靠解决方案。

基于多阵元光离子化传感的泄漏监测系统研究

针对传统检测方法无法适用特定空间狭小、难以精确定位应用场景的研究现状,结合乙二醇冷却液挥发性并可被紫外灯电离的特点,研制了基于光离子化的紫外传感器,提出了阵列传感方法,通过在易泄漏部位营造密闭空间,将多阵元传感器放入密闭空间检测,搭配后端的数据处理模块与上位机模块,构建了冷却液泄漏阵列检测平台。在模拟泄漏测试环境中取得了良好的测试效果。试验结果表明,该系统突破了狭小空间冷却液渗漏实时在线监测关键技术,整个系统对微小泄漏的反应灵敏,在用0.1 mL乙二醇冷却液模拟微泄漏试验中,设置报警浓度为3 mg/L后,报警时间保持在10 s以内,反应及时,处理快速,可扩展性强,为复杂的冷却环境下及时排除冷却液故障提供实用化检测手段。

无人机飞控设备环境温度控制装置设计

高海拔下无人机电子设备的正常工作对无人机飞行控制至关重要。针对无人机飞控设备在该环境中受低温影响导致系统故障的问题,设计了一种基于STM32的飞控设备温控系统和壳体。使用多路PT1000传感器对壳体内外温度采集后,结合PID算法,使用定制加热片对壳体内部低温环境进行控制,保证了无人机在低温环境中电子设备工作温度始终维持在-40℃以上的正常工作范围内。试验表明,该控制系统在低温环境中能够完成对壳体内部环境温度控制,且系统的实际功耗约为120 W,具有实用性强,功耗低的特点,为飞行高度大于10000 m的高空无人机电子设备的工作环境温度控制提供了可靠的解决方案。

基于MATLAB的四旋翼自主飞行器测试平台设计

为了测试采用STM32F407作为控制核心的四旋翼自主飞行器的运动状态和数据处理情况,设计一个测试飞行器转速、姿态、位置的测试平台,运用MATLAB设计GUI(Graphical User Interface)程序按照通信协议发送蓝牙信号控制电子调速器驱动电机带动旋翼,同时触发主控进行多通道同步数据处理、采集和传输。采集数据经串口和无线蓝牙回传,并通过MATLAB对数据进行读取、处理、显示及存储。经调试,测试平台能够实时得到任一时刻旋翼转速、姿态及高度。测试结果表明,测试平台能够较为准确地得到自主飞行器各项数据。