基于1553B总线的大规模信息系统设计问题研究

某大型航天器GNC系统应用1553B总线构建了其规模庞大的信息系统,在信息系统设计过程中产生了3个问题:超长总线下的稳定通信、应用层协议的设计、多条总线的管理等。对这3个问题开展研究,描述了3个问题的由来,给出了问题的解决方法,并验证了方法的实际效果。结果表明:总线中继的方法,有效解决了1553B总线在240 m长度下的稳定可靠通信问题;广播帧计数回传的应用层协议,节省了总线数据通讯开销、并提供了丰富的故障诊断信息;遍历寻优的总线管理策略,最大程度上发挥了多机多总线系统的容错能力。

基于特征信息熵与支持向量机的智能网联汽车CAN总线异常检测技术

本文结合CNA报文的结构特点,探究了基于特征、信息熵的异常检测技术和基于支持向量机的异常检测技术。基于特征、信息熵的异常检测技术,将CAN ID作为特征,统计包含该特征的所有报文并计算信息熵。根据信息熵确立阈值标准,对比CAN总线报文的熵值是否在阈值范围内,从而检测是否存在异常。仿真结果表明,在报文数量较少的情况下,该技术的异常检测率可以达到100%。基于支持向量机的异常检测技术,将异常报文预处理后输入到支持向量机中训练,得到异常检测指标。利用该指标与CAN总线报文进行对比,从而检测是否存在异常。实验结果表明,该技术对多种CNA报文的异常检测率在90%以上。

基于EtherCAT总线的空间结构点阵自动同步加载系统研发

大型空间结构试验通常具有加载点数量多、覆盖面积广、加载工况较多的特点,传统的加载方法很难兼顾成本适宜、安全高效。该文提出了一种新型空间结构点阵自动同步加载系统,该加载系统采用水作为试验载荷,应用实时工业以太网EtherCAT总线技术,可实现任意比例下多点同步精确加载。加载系统的控制模块、数据采集模块和加载容器可根据试验需要在控制总线上无限挂载和自由分布,具有通用性强、自动化程度高、安全高效、加载耗材清洁廉价的特点。该文详细介绍了该加载系统的原理与组成,以及EtherCAT总线主从式结构下主站和从站的具体实现,并将其应用于马鞍形正交索网结构承载力试验,整个加载过程中荷载稳步匀速增长、数值稳定准确,验证了该加载系统的可行性和准确性。

应用于机床加工的总线数字量模块开发与试验研究

为了满足数控机床加工对信号量数据采集传输的实时性和稳定性的应用需求,如机床加工现场的轴运动位移硬件限位信号、气阀水阀信号、刀具测量等信号,同时能与可编程控制器建立通信进行数据交互,可实现信号量检测与控制功能。文章设计并开发基于以太网通讯技术的EtherCAT通信协议的数字量模块,对数字量模块软硬件设计内容与数据交互程序的执行流程进行研究,并通过配合标准EtherCAT通信主站TwinCAT进行试验,证明开发的数字量模块能与控制器主站正常建立通信并进行数据传输,且与EtherCAT总线通信数据周期保持同步。基于数字量信号检测设计出机床刀径测量方案,应用该数字量模块在机床加工中进行量刀试验,结果表明通过数字量模块对检测信号的实时响应计算得到的机床刀具磨损误差满足应用要求,具有工程实际价值,达到了研究的目的。

基于FPGA的LVDS总线控制器的设计与实现

为保证在高速、多负载条件下LVDS总线的运行状态和传输速率满足应用需求,基于FPGA设计LVDS总线控制器,协议上优化了LVDS的总线占用方式、信号传输逻辑,并在物理层优化了总线结构以及节点接口。为防止低压差分信号失真以及接口失锁问题,采取信号编码和失锁预防措施,保证信号的稳定,增强总线的可靠性。经验证,该方案可提高总线带负载能力,保持高速率下的可靠传输。

基于总线同步的多驱动系统漏电流分析与抑制

多驱动系统中漏电流的大量存在是影响数控加工装备长期稳定运行的重要因素,提出了一种邻消抑制措施,能够有效减少多驱动系统中漏电流,避免漏电保护装置频繁触发。该措施采用PWM调制策略,将空间位置相邻的两个驱动单元的共模电压矢量方向反向,以抵消它们之间的高频共模电压分量,从而有效地抑制了多驱动系统的漏电流。主要创新之处采用了一种软件控制的方式实现了对多驱动系统漏电流的抑制,该措施不但可以有效地抑制漏电流,而且实现成本低。实际测试平台的结果表明,邻消抑制措施在多驱动系统中能够有效降低70%~80%的漏电流,保证了多驱动系统的稳定运行。

基于PCIe总线的主从CPU数据传输系统设计与实现

电力系统保护自动化设备存在多CPU板卡间高速数据传输和存储需求,介绍了一种基于PCIe总线接口实现的主从CPU数据传输系统。采用飞腾FT2000/4处理器为核心构建硬件系统,通过嵌入式Linux操作系统、PCIe设备驱动和应用程序部署软件系统,主CPU侧负责数据采集和处理,从CPU侧通过PCIe总线读取数据完成传输和存储功能。测试情况表明,该方案实现的系统稳定可靠,能够有效地满足高速传输、实时存储的应用业务需求,具有较高的工程应用价值。

基于FPGA的CAN总线加密系统设计

CAN总线作为应用最为广泛的车载通信总线,其数据以明文传输的特性,提升了车内通信效率的同时,也增加了信息泄露并被篡改的风险。对此,文中提出了基于国密SM3算法的车载CAN总线数据加密方式,利用FPGA硬件设备实现车载信息的收集、处理、加密、通信和控制,以满足在不降低总线通信效率的前提下,提升车载通信的安全性。根据设计要求,采用软硬件结合的方式对该方案进行了验证,实验结果表明,以SM3算法加密时,在Quartus 13.0平台上最高时钟频率可达94.7 MHz,吞吐量约为757.6 Mbit/s,造成约0.67μs的时延,达到设计目的。

一款NoC总线的低功耗设计

随着集成电路技术的飞速发展,其集成度和复杂度越来越高,导致芯片功耗问题日益严重。文章提出一套兼容片上网络(Net on Chip,NoC)总线的功耗管理总线,针对不同电源域进行低功耗管理,通过电源域开关协议将电源域状态同步到事务活动,且不影响系统其他部分的操作。实验结果表明,功耗管理总线具有低成本、协议简单、兼容性好、轻量级等优势。

轨道交通特色高校“列车总线控制基础”课程改革探索

作为轨道交通特色高校车辆工程专业的必修课程,“列车总线控制基础”课程授课难度较高,内容抽象不易理解,难于开展相关实训是其主要问题。因此,针对“列车总线控制基础”课程的本科教学进行了改革尝试,分别从教学内容、教学手段和考核方式三个方面入手,调整教学内容、引入虚拟现实技术的教学方式,建立多元的考核机制,提高课堂教学效率和教学质量,使学生对列车总线控制的基本原理及在轨道交通领域的应用有了更为深刻的认知。

基于AUTBUS总线的机载无线柔性分布式测试系统数据同步采集技术

本研究致力于机载无线柔性分布式测试系统的研制,以解决在飞行试验中测试系统占地空间大、线缆使用量大、走线复杂、测试通道数量多等问题。分布式系统的节点分布在不同的位置,其内部时钟可能因多种因素而出现不同步的情况,从而影响数据采集的精度。通过灵活的时隙资源分配机制实现AUTBUS总线的动态调整,确保系统通信的高效稳定。采用1PPS、TOD及AUTBUS总线对表算法,系统能够有效地实现全网节点设备的时间同步,确保各个节点在相同的时间基准上进行协同操作。测试数据同步采集基于外部触发的模数转换模块,在全网协同事件的时刻实现各节点数据的同步采集。测试结果表明系统的同步数据采集精度最低为822.5 ns,满足飞行试验中机载测试的数据采集需求。

一种国产CAN总线监控分析仿真软件的应用介绍

当前CAN总线已经成为汽车上广泛的车内网通讯技术,整车企业绝大多数都是使用Vector公司的CANoe软件进行开发。国内企业开发了国产自主的总线仿真软件,在大部分使用场景下能够实现对CANoe的替代,具备CAN总线开发、仿真、监控、记录、回放等功能。

火力发电厂现场总线压力变送器自校准方法

介绍了一种总线压力变送器自校准方法,该总线压力变送器内部增加了标准电阻集,电阻集的阻值由传感器探头发生形变时的阻值变化范围决定,自校准时通过选定标准电阻集中的相应电阻来对应压力基准,改变了压力变送器需要拆卸进行校准的传统模式,实现了火力发电厂现场总线压力变送器自校准,既保证了火力发电厂安全、可靠运行,又降低了压力仪表的运行维护成本。

基于PCIE总线的大数据通信传输时延控制系统设计

在大数据传输中,当网络流量过大或网络拓扑复杂时,可能会出现网络拥塞的情况,导致通信传输时延的增加,为了优化通信网络的数据传输效率,设计基于PCIE总线的大数据通信传输时延控制系统;在PCIE总线核结构下设计大数据收发器、通信转换模块与通信中断控制器,搭建时延控制终端,联合大数据通信寄存器与时延状态估计器,实现传输时延控制硬件系统的设计;在通信数据相空间内,计算传输时延量的具体数值水平,完成对大数据通信传输时延的预测;根据大数据通信序列定义条件,得到与通信传输时延状态相关的反馈信息,并以此为基础,确定具体的控制方案,完成基于PCIE总线的大数据通信传输时延控制系统设计;实验结果表明,PCIE总线控制系统的应用可将大数据通信时延控制在0~0.20 ms范围之内,不会因时延过大造成数据信息瞬时响应速率下降的问题,且数据传输丢包率低于10%,符合实际应用需求。

多核处理器公平共享并行总线的方法

针对综合化电子系统中多个功能运行于同一多核处理器的不同核同时访问同一并行总线的冲突避免以及实时性问题,提出一种基于最小访问颗粒度的多核处理器公平共享并行总线的方法,并详细介绍了该方法的设计实现及验证。该方法不仅通过为每核分配一个总线操作缓冲队列保障了同一核的总线操作先到先服务,而且通过单个读写操作周期的公平队列算法保障了每核总线操作的实时性。工程实践表明,该方法是一种多核处理器公平共享并行总线的有效方法。

CAN总线控制的电动汽车涡旋压缩机教学平台设计

基于CAN总线的电动汽车涡旋压缩机教学平台设计,可从热泵空调系统和涡旋压缩机工作原理、平台架构、硬件选用、软件设计、教学过程等方面实施,使用USB-CAN接口卡、将PC机作为上位机接入电动汽车涡旋压缩机,利用C#语言调用DLL文件配置接口卡参数,发送CAN报文控制压缩机工作,通过教学平台开展教学,学生可以掌握电动汽车涡旋压缩机的CAN总线控制原理、驱动控制、压力测试的知识和技能,为空调系统课程教学提供真实化、可视化的学习情境,对接电动汽车维修岗位新技术的需求,有利于提高实训教学效果。

浅谈汽车CAN总线通信系统的教与学

随着汽车电子化的发展,CAN总线通信系统在汽车维修专业中的重要性日益凸显。本文探讨了基于CAN的车窗控制系统,结合硬件电路和软件程序设计以及示波器和CAN分析仪的使用,来加深学生对CAN总线通信系统原理和协议及数据收发过程的理解。这种实践性学习方法能够增强学生的学习兴趣,提高学生的创新能力,为未来做好汽车维修等岗位工作打下坚实基础。

智能化采煤机总线电磁干扰模型建立及布线工艺优化

智能化采煤机是煤矿综采工作面的关键装备。受智能化采煤机隔爆电控箱内部空间限制,其内部电子电气器件、变频器动力电缆和总线存在混合布线情况,所形成的电磁干扰严重影响了采煤机总线通讯的稳定性和可靠性。随着装机功率持续增加和采煤机智能化需求越来越高,智能化采煤机电气及控制系统总线面临的电磁干扰愈发严峻。目前采煤机电控箱内布线工艺主要以经验为主,缺乏针对智能化采煤机电控箱内电磁环境的有效仿真手段和电控箱内线场传输耦合模型的研究,尚不能为智能化采煤机控制系统总线抗干扰能力提升提供技术支撑。因此,如何有效抑制电磁干扰并优化布线工艺,提升总线通信的稳定性,已经成为智能化采煤机亟待解决的重要问题。针对智能化采煤机总线抗干扰技术的需求,建立了智能化采煤机电控箱内动力线缆辐射干扰模型,提出了输出动力线缆电磁辐射快速估计方法,分析了变频器输出动力线缆所产生的电磁辐射受开关频率、输出电压及启动状态的影响;建立了基于双导体传输线的采煤机CAN总线串扰特性分析模型,提出了基于串扰影响因子的采煤机CAN总线串扰估计方法,研究了总线受串扰影响程度与布线距离、线缆类型及距地高度等的关系。基于上述理论分析设计了智能化采煤机电控箱总线抗干扰优化布线工艺,研发了采煤机总线抗干扰测试可视系统。为了验证所提采煤机布线工艺优化方法的可行性,设计并开展了电控箱布线优化前后的总线干扰测试实验,结果表明:优化前后CAN总线数据帧波形的偏差程度分别为0.1493和0.0305,受扰率分别为56.07%和35.33%。

一种基于芯片片内总线的DMA控制器芯片的设计与验证

通过对片内总线的研究和理解,为最大化发挥总线优势,将直接存储访问技术和ICB总线结合,设计了一种基于ICB总线的DMA控制器。通过软件仿真验证了该控制器的逻辑功能,仿真结果表明其能够正常稳定运行。

面向总线网络攻击的快速响应熵分析与入侵检测系统

为了解决传统的基于信息熵的车载总线网络入侵检测系统所存在的响应时间长、检测精度不足的弊端,提出了基于重叠滑动窗口优化与Renyi熵分析的快速响应入侵检测方法.首先,基于采集的总线报文数据集利用模拟退火优化算法对入侵检测系统进行离线训练,得到最优的系统配置参数;然后,依据报文ID序列构建总线网络通信数据的Renyi熵曲线,并进行实时分析,在线监测总线报文数据的异常情况;最后,利用实车ECU和攻击数据集开展硬件试验验证所提方案的有效性.测试结果表明,与传统的基于Shannon熵的入侵检测系统相比,所提方案能够有效地识别典型的车载总线网络攻击类型,同时提高非法入侵的检测精度,所提方法能够将检测响应时间缩短为传统熵检测方法的52%.