四位低功耗嵌入式微控制器的设计与实现

介绍了一个低功耗嵌入式微控制器的电路结构及其VLSI的实现,该芯片利用EDA辅助设计实现了多时钟系统、哈佛结构、两级流水线结构以及内置液晶驱动电路,其指令集采用了类似通用八位机PIC16C5X的精简指令集。通过采用各种有效的措施,在0.5μm的CMOS工艺条件下,其功耗大大降低。

高速异步FIFO的实现

采用一种新颖的异步FIFO设计方案,解决FPGA多时钟系统中不同时钟域传输数据的问题。该FIFO实现方案比传统方式简单,工作速度频率高,如设计采用了VerilogHDL硬件语言描述还具有良好的移植性。

异步多时钟系统的同步设计技术

对多时钟系统的同步问题进行了讨论,提出了亚稳态的概念及其产生机理和危害;叙述了控制信号和数据通路在多时钟域之间的传递;讨论了控制信号的输出次序对同步技术的不同要求;重点论述了常用的数据通路同步技术———用FIFO实现同步的原理及其实现思路。

基于4通道时间交织的FPGA高速采样系统

时间交织采样是提高模数转换器采样率的一种有效途径。为了完成时间交织采样的通道失配误差方法评估,提出并设计了一套基于4通道时间交织的FPGA高速模数转换采样系统。系统由前端模拟电路、采样阵列、多相时钟电路模块、基于FPGA的数据缓冲与修正处理模块构成。系统采样输出数据通过上传到上位机进行显示与性能指标分析。测试结果表明,该TIADC系统通过对失配误差的数字后端补偿后能稳定工作在1 GS/s采样率。其采样有效位与平均信噪比分别达到7.03 bit与44.1 d B,可以应用于采样失配修正方法的验证与评估。

复杂实时系统可调度性判定工具的研究与实现

针对包含多处理器、多分区结构的复杂实时系统存在的可调度性判定问题,提出一种基于仿真方法的任务集可调度性判定工具。通过设定时钟变量模拟任务调度过程,依据纯周期任务集的特性确定仿真区间,调用优化的判定算法,判定任务集的可调度性。测试结果及实例分析表明,该工具能自动、准确、快速地判定任务集的可调度性,并以甘特图的方式绘制任务调度过程,较现有工具更为高效、直观。

协同诊断中的数据同步方法研究

分析了造成网络数据不同步的原因,并且根据目前在工业应用中的时钟同步协议SNTP,GPS和IEEE 1588等的特点,选择了低成本高精度的IEEE 1588 PTP作为网络时间同步协议。提出了一种适用于分布式故障诊断系统特点的同步数据采集和异步传输方法,该方法在数据采集过程中对各自数据附加同步时间戳,数据接收方通过比较各个数据块的相同采集时间对同步数据进行重组,使得同步数据采集、传输更加精确和便利。

八位微处理器系统级设计中的多时钟实现方法

文章介绍了一种采用多时钟定量系统设计八位复杂指令集微处理器的方法。复杂指令的分解与技巧、指令与步长计数器联合译码算法、子操作步骤的多时钟实现方法给予了详细说明；多时钟实现方法在项目管理与其它类别微处理器系统级设计中的运用给予了拓展性描述。

一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法

针对多模多频接收机面临同时处理大量数据的压力,提出了一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法。插值方法分别用拉格朗日和三次样条,三次样条端点的一阶导数采用"差分法代替求导法"来确定。首先由插值方法得出每隔1 s的卫星坐标、速度、钟差、频漂和伪距测量值,然后基于单星授时方法计算出静止接收机钟差,接着用卡尔曼滤波算法对接收机钟差和频漂进行预测,最后将预测的接收机钟差与加拿大空间参考系统(CSRS)提供的精密接收机钟差数据进行比较。结果表明,拉格朗日插值由于存在龙格效应,其接收机钟差的抖动幅度比三次样条略大,它们与CSRS钟差数据相比,均方根误差在3 ns之内。

高精度双向时间比对同步技术原理与应用

在当前越来越多需要统一时间的多站系统中,时间同步是一个关健的问题。在详细介绍了双向时间比对同步原理的基础上,提出了双向时间比对同步的具体实现方案,并给出了实际工程应用中射频和中频试验的授时精度曲线,授时精度标准差小于3ns,确认了本方案和算法的高精度性能。本方案已在实际系统中成功应用,值得进一步推广。

多时钟系统下跨时钟域同步电路的设计

针对当前SOC内部时钟越来越复杂、接口越来越多以及亚稳态、漏信号等常见的各种问题,分析了以往的优化方法的优缺点,然后从电路的角度出发,提出了一种新的SOC跨时钟域同步电路设计的方法。这种方法电路简单,可靠性高,通过仿真实验和实测实验验证,能够在多时钟系统中适应最小输入脉宽、不漏信号、避免误触发和多触发,且很好地解决了亚稳态等问题。

飞机铁鸟舵面加载系统

设计飞机铁鸟舵面加载系统,在地面模拟飞机飞行时舵面铰链力矩,检测舵面收放性能。用MOOG多通道协调加载控制系统、计算机测控工作站、液压伺服加载、反射内存网、时钟同步网、以太网等先进装备和现代技术,建立加载系统总体设计架构。论述铁鸟舵面加载的工作原理,对各个分系统功能和接口进行界定,对关键设备进行选型,对加载安全保护措施进行说明,描述加载系统的功能。基于本设计组建了某型号飞机铁鸟舵面加载系统。试验结果表明,该设计合理、可行。

GPS P码捕获处理器中信号传递的策略与实现

GPS P码捕获处理器是异步多时钟系统,在创建基于FPGA的捕获处理器时,必须考虑控制信号和数据如何在多个时域内传递.为了准确传递控制信号和数据信号,本文提出对一路控制信号使用握手信号的传递方式,多路控制信号只传送一路控制信号的传递方式.传送数据时使用握手信号以及创建缓存的方式.对每一种传递方式都进行了仿真,仿真结果表明所采用的传递策略能够使信号准确传递.

基于RBF神经网络的多系统钟差预报算法

针对海上条件下,对于实时定位应用,实时数据流无法下载的情况,文中提出一种基于RBF神经网络的卫星钟差预报算法,给出基函数的中心、方差以及隐含层到输出层的权值的计算方法,采用滑动窗口的方法,用样本数据训练后的网络预测下一个历元的钟差值,依次往后训练网络直到预测完整个时间段,通过实验验证了算法的可用性。短期预报中,GPS预报精度在1 ns以下,BDS和GLONASS在2~3 ns左右;长期预报中,GPS预报精度在几十纳秒左右,而BDS和GLONASS在几百纳秒左右,文中给出了相应的结果分析。

紧密耦合的多8096单片机系统

在实时控制和实时处理领域,有时需要多任务嵌入式系统。本文介绍一种具有该功能的紧密耦合多8096单片机系统的实现方法,着重阐述了构成该多机系统的控制电路、系统规模扩充的原理及系统全局时钟的设计,系统已经实际应用于工程项目中。

顾及卫星间相关性的Kalman短期钟差预报

针对卫星钟受轨道影响而产生的卫星间相关性,提出顾及卫星间相关性的卡尔曼(Kalman)滤波多系统卫星钟差短期预报方法,对连续27天的德国地学研究中心(GFZ)事后多GNSS(全球卫星导航系统)精密钟差(GBM)频率稳定性、周期特性进行分析,并利用阿伦(Allan)方差和哈达玛(Hadamard)方差求取该预报模型随机噪声。1、3 h的预报实验结果表明,该预报模型精度相对于顾及卫星间相关性的附加周期项二次多项式、附加周期项二次多项式、Kalman滤波模型分别提升了8.95%,46.66%,7.35%。

基于多源授时原理的高精度同步时钟研究

随着我国智能电网建设进程的不断推进,需要保证各种电力设备以及自动化系统都在同一基准时间下运行,因此保证授时系统的可靠、稳定、精确授时是当前的主要目标。针对当前所存在的问题,本文提出一种基于多源授时的高精度同步时钟授时方案,在正常状态下通过北斗时钟与GPS时钟提供授时信号,并针对两者的授时信号的可靠性进行主授时源的选择,通过卫星秒时钟同步晶振秒时钟,并通过数字锁相环模块进行信号误差处理,最终实现高精度同步时钟输出。

网络化控制系统的可靠性设计与实现

为了使网络控制系统能够长期稳定的运行,设计了几种可靠性保障措施。首先,运用DES加解密算法保证了数据在公共网络中传输的安全性;然后设计了PTP deamon精准时钟同步软件,保证了时钟的同步性;最后运用多控制器切换方案,使得当控制器发生障碍时实验能够继续进行。通过搭建网络实验平台验证了方案的可行性。

基于PPP的iGMAS综合产品应用测试

基于iGMAS产品综合与服务中心(ISC)发布的ISC产品及德国波茨坦地学研究中心(GFZ)发布的GBM产品和GBM钟差重采样后的GBM-300s产品对MGEX测站进行多系统的精密单点定位(PPP)测试,对2018-01-01~01-15全球15个MGEX测站的定位精度、收敛速度、ZTD求解精度和测站钟差求解精度进行分析。结果表明,在北斗PPP方面,使用ISC产品的3D定位精度和收敛速度优于GBM产品0.89mm和24min,ZTD解算精度和测站钟差求解精度优于GBM产品0.3mm和0.02ns;在GPS、GLONASS、Galileo单系统PPP和四系统组合PPP方面,使用ISC产品的ZTD求解精度和测站钟差求解精度同GBM产品互差小于1.5mm和0.05ns,两者性能一致,没有明显差别,但使用ISC产品的PPP定位精度在高程方向低于GBM产品2~3mm,收敛速度慢于GBM产品5~20min。通过分析iGMAS产品的精度和服务的可靠性,为现阶段iGMAS产品性能的进一步提升给出建议。

顾及卫星姿态的多系统精密钟差产品综合

国际GNSS服务(IGS)提供的GPS综合产品被广泛应用于各种高精度科学研究中.随着各国卫星导航系统的发展,亟需研究针对多系统全球卫星导航系统(GNSS)产品的综合策略.由于卫星姿态与钟差相互耦合,综合钟差时额外考虑姿态改正将进一步提高综合产品精度,因此研究了一种顾及卫星姿态的GNSS钟差综合策略,改正姿态后GPS综合残差最大可减小80%.对142个IGS测站进行精密单点定位(PPP)解算发现,综合产品比单个分析中心产品更加稳定,东(E)、北(N)、高(U)方向的动态定位精度最大可提升22.7%、16.7%和18.3%.相对于未顾及姿态改正的综合产品,顾及姿态改正的综合产品的动态定位精度最大可提升65.3%.

GNSS轨道钟差产品综合综述

全球导航卫星系统(GNSS)精密轨道钟差产品是实现高精度精密单点定位(PPP)的前提,也是高精度GNSS应用的基础。综合GNSS轨道钟差能够有效提高产品的精度和稳定度,因此开展GNSS轨道钟差产品综合方法研究,实现稳定可靠的轨道与钟差组合产品服务,具有重要研究意义和应用价值。本文首先介绍了GNSS星座与IGS服务中心概况,梳理出轨道钟差综合的函数模型及构建综合模型中的关键问题,在现有的动力学法和加权平均法两种综合方法的基础上系统地介绍加权平均综合法的整体流程以及加权平均的定权方式;归纳了GNSS轨道钟差产品多系统、事后、实时综合技术的进展,对综合产品精度及定位结果进行分析,并根据分析结果评估各综合方法;最后,介绍现有实时轨道钟差综合产品的现状尤其是精度,讨论GNSS实时轨道钟差综合目前存在的不足与面临的挑战,并展望了已有产品综合研究对GNSS实时轨道钟差综合和实时精密单点定位带来的机遇。