Lw-PTP:面向MCU的轻量级精确时钟同步协议实现技术

在嵌入式网络系统中,实现精确的时钟同步对于事件排序、实时通信、同步采样和驱动等应用至关重要.PTP作为IEEE1588标准定义的精确时钟同步协议,因同步精度高、稳定性好等特点逐渐成为嵌入式网络系统的主流支持协议.然而,嵌入式网络系统因成本、体积和功耗等方面的约束,其核心部件—微控制器(MCU)的计算和存储资源有限.现有PTP协议并未专门针对嵌入式网络系统进行定制优化,在部署时可能会超出部分MCU的计算和存储资源上限.针对上述挑战,本文提出了一种面向MCU的轻量级精确时钟同步协议实现技术—Lw-PTP,采用共享存储机制减少数据处理过程中的拷贝,并使用移位操作实现的近似计算处理替换部分精确计算处理,从而减少对计算和存储资源的占用.实验结果表明,在相同条件下,Lw-PTP相比于与传统PTP实现,能够降低至少20%的存储资源开销和至少60%的计算资源开销,同时仍然能够实现数十纳秒级高精度时钟同步.

eSeis节点单元MCU及关联硬件故障分析与维修

MCU是eSeis节点单元中最核心的器件,它控制着整个节点的工作。节点几乎所有的活动(包括数据采集、数据存储、数据下载、通讯、产生工作电压等)都受MCU的控制。因此,当MCU出现软件或硬件故障时,总会导致它所控制的部分电路功能异常。本文详细叙述了MCU的核心功能原理、可导致的节点故障类型,以及不同故障类型中是否由MCU引起的判断方法,同时,也简单叙述了一部分典型故障的维修方法。

基于MCU集成电路技术的智能仪器仪表硬件电路设计与实现

微控制单元(Micro Control Unit,MCU)集成电路技术具有强大的处理能力和可配置性,能有效支持复杂的数据处理和控制任务。智能仪器仪表对高精度、高可靠性及良好用户交互性的高标准需求,正驱动着相关人员探索先进的硬件电路设计方案,以适应日益严苛的工业应用标准。介绍基于MCU集成电路技术的智能仪器仪表的硬件电路设计与实现,阐述关键组件的选择与设计、印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)布局设计等,并探讨硬件电路的实现,旨在为智能仪器仪表的设计提供一套完整的解决方案。

M68HC08 MCU通用编程器的设计与实现

在灵活应用基板-适配器方案的基础上,提出了一种新的针对M68HC08系列MCU的通用编程器的软硬件实现方法。该编程器采用新型可编程振荡器芯片LTC6903程控输出可变的高精度频率,设计新颖。

IP网络视频会议系统中MCU的设计与实现

多点控制单元(MCU)是基于IP网络的视频会议系统的重要组成部件,它提供多点会议的管理功能。文章主要介绍用软件方法设计并实现集中型多点会议形式下的MCU,并给出相应的软件测试结果。

MCU控制的光伏电池测试仪设计

为了检测太阳能组件或组件阵列的各项性能参数,提出一种利用数控电阻测试光伏电池输出特性的方法。测试仪采用数控电阻器、高精度ADC和微控制器结合的方案,与传统的电子负载相比,具有便携、精度高、智能化和测量时间短等特点。利用制作的样机,在自然光照条件下进行了光伏电池测试实验,并在Matlab环境中对光伏电池模型进行了仿真验证。通过样机试验结果和仿真结果比较,结果表明测试仪具有较高的精度。

基于FPGA+MCU的全数字式滑移脉冲信号发生器的研制

介绍了一种基于现场可编程逻辑门阵列FPGA和微控制器MCU设计的高性能全数字式滑移脉冲信号发生器的系统结构,详细说明了仪器软、硬件各部分的设计思路和实现的技术。通过对标准核能谱仪多道脉冲幅度分析器的检测试验,该仪器达到了高精度、高稳定性的技术指标,满足了用户的生产需求。

基于MCU和CPLD的智能移动机器人控制系统

针对移动机器人控制系统设计和开发要求的复杂性,从成本低、易开发、易调试和高集成性的角度出发,提出了一种基于微处理机控制单元(MCU)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的智能移动机器人控制系统设计。给出了自动避障、电机驱动控制、红外遥控等关键功能的设计实现方法,着重对基于CPLD的超声波检测模块、红外编码模块、壁障模糊控制器的设计等进行了详细的论述。同时,还给出了系统主程序和超声测距子程序软件设计流程。实践结果表明,该移动机器人控制系统可使硬件结构大大简化,并具有功能丰富、集成度高、性价比高等特点。

基于Agent的MCU负载均衡方法

针对视频会议系统中多点控制单元(MCU)负载均衡问题,提出一种基于Agent的MCU负载均衡方法和一种具有较低MCU级联的组优先负载分配算法。该方法通过负载Agent和负载均衡Agent收集区域内MCU的动态负载信息并执行负载均衡操作,使MCU的负载得到平衡。实验结果证明该方法与FRFA算法相比,传输时延约减少8%。

基于MCU和DSP的无人机控制系统设计

为了实现无人机飞行控制系统导航控制能力强,实时性好,小型化,低成本,小体积的目标,设计了一种基于TI公司的DSP(导航计算机)和MCU(控制计算机)组合的飞控系统方案.导航计算机采集姿态传感器信号、GPS定位信号及目标信息并处理得到控制指令,控制计算机实现基于PID算法进行舵机指令分配.通过了大量地面实验和动态试验,试验结果表明该系统性能良好,满足设计要求.

基于MCU的风光互补独立电源系统

结合实践论述了风光互补能源的合理性,给出了基于MCU的风光互补独立电源的硬件构成以及软件流程。并对其中的关键技术:如双标三阶段充电的流程、逆变模块的MCU实现硬件构成等详加阐述。同时也结合实例,介绍了风光互补独立电源系统的实际应用。

Kinetis系列MCU时钟系统结构与配置研究

内嵌ARMCortex TM-M核的Kinetis系列微控制器具有复杂的时钟系统,时钟系统中多功能时钟发生器、锁相环、锁频环、晶振系统等功能模块协调工作时能为应用系统提供稳定的时钟源。通过对K60时钟系统的结构和配置方法的剖析,以及对多功能时钟发生器运行机制的梳理,提出了时钟源性能的测试方法以及芯片系统各功能模块时钟源的选择方法,为Kinetis相关芯片应用设计过程中的时钟系统配置以及时钟源选择提供了借鉴与参考。

一种应用于MCU待机模式的超低功耗LDO设计

设计了一种应用于MCU待机模式的超低功耗低压差线性稳压电路(LDO)。采用较少的MOS管以及简单的结构,只需提供一个15n A的偏置电流,可自产生偏置电压,无需带隙基准(Bandgap reference)电路提供基准电压。针对与主LDO协同工作的情况设计了输出级,能有效避免LDO同时工作引起的电源电压波动。在MCU的待机模式下,可以给上电复位(POR)、唤醒电路(Wakeup)、低功耗振荡器(LPOSC)、数据保持(Data retention)电路提供电源电压。该电路采用TSMC 0.18μm标准CMOS工艺。经过Synopsys Hspice仿真验证,输入电压为3.3V,输出电压为1.78V,在-25~125℃温度范围内温漂系数为30ppm/℃。整个LDO电路的整体的静态电流只有60n A,版图尺寸为25μm×38μm。

基于多MCU通信的实时数据采集处理系统的设计

提出了一种基于多个MCU通信的实时数据采集处理系统方案,该系统由数据处理单元与多个现场采集器组成,且以点对点的方式串行通信,在数据处理单元内部,各个通道的数据以双CPU并行通信方式进行处理,处理结果以串行方式送入监控主机。实际运行证明,该方案具有良好的实时性。

智能传感器中MCU的节电设计

智能传感器中的微控制器(MCU)在给传感器功能带来很多智能的同时,也应给传感器的节电增加了某种智能,传感器的等待状态就是可利用的途径之一。从节电角度看,传感器的等待状态可分为略忙和全停2种。与此对应,MCU在这2种情况下可分别采用休闲或掉电的策略来实现节电,若将它们综合应用,则可达到最佳节电效果。针对这一思路,提出了相应的综合方法,并以一个基于MCS51系列MCU的光电传感器作为实例,探讨了其具体设计方法和实际节电效果。该方法对其他系列的MCU也具有广泛的适用性。

基于双MCU的纯电动汽车整车控制器硬件设计

根据长城汽车某传统车型改装成纯电动车的实际需求,及对整车控制系统的要求设计整车控制器,详细介绍电源管理、CAN通信、输入信号处理以及继电器驱动等电路的设计方法。基于双MCU的硬件设计方案增强了整车控制系统的硬件故障自诊断能力,大大提高了整车控制器的可靠性。

基于FPGA与MCU的一种接口设计

因脉冲幅度分析器研发的需要,设计了该系统接口总线,它具有高速、高效率以及接口电路简单、实用性强的特点。具体利用C8051F340单片机,通过该接口总线实现对A3P250 FPGA内部RAM的读写,其寻址范围0～255。其中,FPGA设计采用VerilogHDL语言,而单片机设计由C语言完成。经过仿真、下载调试,实际应用,验证了该设计方案的可行性及实用性。

基于MCU的可测试性设计

根据ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｅｒＵｎｉｔ）结构非常复杂且具有指令系统的特点，没有采用一般数字电路设计的从结构出发的ＤＦＴ（ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＴｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ）技术，而是设定了ＭＣＵ的３种工作模式，提出了一种在ＭＣＵ中加入规模很小的模式选择电路，对部分电路作较小改动，就可以对芯片内的各块电路进行功能测试的方法。在完成了ＭＣＵ的可测性设计后进行了仿真，结果表明电路能正常工作在各种模式下。

NB-IoT业务模型与MCU设计流程分析

在中国电信计划大规模部署异频组网的环境下,针对国内主流NB-IoT终端模组,控制模组的MCU流程设计无法满足一些特定的NB-IoT业务模型场景,现有大部分MCU流程会导致终端无法使用最优频点,对业务感知有较大影响。基于NB-IoT业务模型场景分析,重点分析了国内主流NB-IoT模组主要性能机制和存在的问题,并针对耗电敏感、移动性、时延敏感等不同特点的业务类型,提出了解决这些问题的合理MCU设计流程。

基于MCU的RFID卡数据显示终端的研究

为解决传统RFID(Radio Frequency Identification)卡的读写稳定性不高及信息显示不方便的问题,针对频率为13.56 MHz的RFID卡,在读写芯片MFRC500及STC89C52单片机的基础上,深入研究了非接触式IC卡的读写模式及显示终端。采用双机通信的模式,主机利用矩阵键盘给从机发送读写卡信号并将读取的信息显示在LCD12864液晶显示屏上。从机将接收的数据经过处理后通过MFRC500写入IC卡中并将MFRC500读取的数据发送给主机。设计了相应的硬件电路及固件程序,并试验了大量不同功能的RFID卡。实验结果表明,该系统能稳定准确的对卡进行读写。