热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断

以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus微硅片的加热传感单元与温度传感单元、信号处理与转换器、加热器、加热控制器和微型计算机组成.针对该传感器结构和空气在传感器中的强制对流方式,从理论与仿真实验两方面.推导出在一定的发动机工况下,加热器的热流量与空气质量流量的关系,获取了加热器表面温度、加热器上流区域的温度和其下流区域的温度随发动机工况变化而改变的关系,并以此来对该微型传感器进行故障的自诊断,理论与仿真实验表明,该方法具有可行和实用的特点.     

一个面向移动设备的可编程顶点处理器的设计

为了取代传统的功能单一、电路复杂的固定功能的几何单元电路,设计了一个高性能的面向移动设备的可编程顶点处理器(VPU).该处理器采用了定点的4路单指令多数据(SIMD)的运算结构和具备数据旁路功能的流水线结构,并具有一个高精度的特殊函数求值单元.这些结构加快了处理器的运算速度,并有效减少了电路面积.该处理器已经在FPGA平台上实现.实验结果表明,该处理器能够完成几何部分的计算功能,并且允许用户编程实现自定义的变换模型和光照模型,以实现各种特殊效果.     

基于FPGA的二维双向CFAR处理器的设计与实现

在雷达自适应检测中,一维恒虚警率（CFAR）处理器只能在单一维度进行目标检测.因此基于一维CFAR算法提出一种在现场可编程门阵列（FPGA）上实现的二维双向CFAR处理器结构.该结构同时考虑了距离维和多普勒维的检测信息,提高了检测精确度.该处理器支持CA、GO、SO、OSCA、OSGO、OSSO等6种CFAR检测算法可选,支持参考单元数量、保护单元数量、排序值、门限因子可配置,可在多种杂波环境下应用.实验结果表明,当信噪比为12 dB时,6种检测算法检测概率均在80%以上;该处理器的最大综合时钟频率为137 MHz,使用的逻辑单元远小于FPGA资源,可以满足工程实际应用要求.      

基于SOPC和CPCI总线的ARINC429数据接收卡

介绍了基于SOPC的ARINC429接收卡的硬件构建过程和软件设计流程.该系统使用嵌入式NiosII软核处理器作为整个系统的控制器;使用 ARINC429收发芯片HS3282,实现了两路高速ARINC429数据的接收;并将接收到的ARINC429数据通过CPCI总线上传至主控计算机.结果证明能够实时高效的接收和传输两路ARINC429数据.     

应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略设计

为了降低嵌入式应用系统的功耗和成本,设计实现了一种应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略.该功耗动态管理策略包括多工作模式切换、动态频率调节、动态电压调节和快速可变的电压供给单元全集成,在满足功能和性能要求的基础上,根据处理器执行任务的需求变化,切换处理器的工作模式,动态调节工作频率与工作电压,降低功耗;快速可变的电压供给单元也集成于处理器中,支持工作电压的实时快速调节,降低系统成本.基于嵌入式应用系统样机的验证结果表明,应用系统执行不同的进程任务时,功耗均有效下降.在嵌入式应用系统中采用该功耗动态管理策略,能够有效降低系统的功耗与成本.     

远程监视系统实验装置的设计与实现

本文介绍了一种基于PSTN公用电话网的远程监视系统实验装置.该系统以高速数字信号处理器TMS320VC33为主处理器,外加部分辅助器件构成图像压缩电路.压缩码流经MODEM调制后送到电话线上传输;而在接收端,接收信号经解调后在PC机上显示,从而实现了基于电话线的图像自动传输.该实验装置不仅可以用于物理实验教学,还可以用于其它场合.     

可重构视频编解码处理器ReMAP设计

针对当前视频高清编解码的计算密集性、并行性和数据局部性的特点,提出一个粗粒度的可重构处理器ReMAP-2.该处理器由一个可重构的计算单元阵列构成,通过由临近直联和分段式总线组成的互联网络完成数据通信任务,具有良好的扩展性.计算阵列针对不同应用,通过加载不同配置信息流实时改变运算单元的计算功能和连接方式,支持多种格式的视...     

一种动态可配置二维CFAR处理器的设计与实现

为实现多场景下二维恒虚警（CFAR）算法的硬件加速,提出了一种基于FPGA平台的动态可配置二维CFAR处理器实现结构.该处理器实现了单元平均（CA）、最大选择（GO）、最小选择（SO）及有序统计（OS）4种二维矩形窗检测器的流水运算.通过参数的控制,该处理器支持参考窗尺寸、保护窗尺寸及检测器类型等可配置.对于256×512点二维检测数据,该处理器各检测器的运算时间均小于3 ms,检测门限相对误差不超过0.1%.验证结果表明该处理器能较好地完成雷达二维检测数据的恒虚警检测工作.      

一种生理参数电话线传输系统的实现

介绍了一种包括心电、血压和体温等生理参数的多参数电话线传输系统．该系统分为中央接收单元和家庭发送单元两部分,中央接收单元通过电话线可同时接收多个家庭发送单元发来的数据．中央接收单元的系统软件在设计上采用以Ｗｉｎ９５为平台,以ＶＢ５．０和ＶＣ＋＋５．０为开发工具,具有病人档案管理、心律自动检测和异常分析等功能．     

基于RF的汽车安检系统设计

提出一种新型汽车电路安检系统的设计方案,阐述了该系统的软硬件实现.该方案采集多路电路工作状况和关键线路的导线温度数据,经调制后再以无线射频信号发射给便携式数据接收模块,再通过接收模块、处理器及显示报警器便能及时准确地反映汽车内电路的安全状况,以便驾驶员作出相应的对策.实验表明,该系统性能良好,达到了预期的设计要求.     

基于模糊-PID控制的井下温度控制系统研究

针对煤矿井下温度的时变、滞后和非线性特点,提出一种基于模糊-PID控制的井下温度控制系统.该系统以PLC为核心控制单元,包括模糊-PID控制器、温度传感器、加热器、制冷器,Matlab仿真.结果表明,控制器设计合理,控制效果良好,具有很强的实用价值.     

一种高性能FFT蝶形运算单元的设计

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺标准单元库,设计了一种高性能快速傅立叶变换蝶形运算单元.蝶形运算是快速傅立叶变换的核心,单元采用时间抽取的快速傅立叶变换基2算法、并行全流水结构,对IEEE 754单精度浮点数构成的复数进行处理,并可在同一个快速傅立叶变换处理器中并行扩展使用.逻辑综合与版图综合后的报告显示单元的核面积为1.96 mm2.仿真结果表明,单元能够稳定运行在200 MHz时钟下,输出数据误差小,使用一个该单元的快速傅立叶变换处理器完成1 024点数据运算需时27.6 μs,其速度、精度及面积完全达到了设计指标.     

ARM11 MPCore性能分析与优化研究

ARM11 MPCore是最新的嵌入式多核处理器,传统的嵌入式软件在该平台上不能发挥该处理器的所有性能.针对这个问题,对ARM11 MPCore的基本运算能力与ARM9处理器进行了对比分析,提出了使用硬件向量浮点单元及并行计算的软件优化方法,实验结果表明优化后的MPCore浮点处理能力是ARM9系列处理器的浮点处理能力的10倍左右.对于多核架构,可以采用并行计算模型对软件进行优化,试验结果表明,对整数运算采用OpenMP并行计算模型优化后,实验程序的效率提高3.8倍左右.对于嵌入式多媒体处理,提出了使用硬件向量浮点单元对DCT运算进行优化,对视频解码、音频解码以及音视频同步显示采用并行处理的方法进行优化.实验结果表明,这两种优化方法能提高软件在ARM11 MPCore平台上的运行效率,提高了系统的整体性能.     

OFDM调制解调器的算法实现

介绍了利用流水线FFT设计的方法来实现OFDM调制解调.FFT处理器包括双口RAM、地址产生单元、蝶形单元及CSD陈列.该设计利用旋转因子对称性、简化的复数乘法和旋转因子CSD编码简化蝶形单元设计,并按照读-修改地址-写的顺序,利用双口RAM从一级向下一级来传送数据.     

基于分级存储并行运算的FFT处理器设计

研究了一种基于分级存储并行运算的改进快速傅里叶变换(FFT)处理器算法,通过减少对RAM存储器的读写次数降低功耗,采用并行运算方法减少数据处理时间.基于该算法以及改进的基-4蝶形单元设计了一款4096点FFT处理器.该处理器采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计实现,芯片核面积为9mm2,在slow工艺角条件下,版图后仿真最高时钟频率为192.3MHz,功耗为422mW@100MHz,最小处理时间为67.92μs.     

一种面向多核处理器的2 GHz片上网络通信单元

提出了一种面向多核微处理器的2 GHz片上网络通信单元设计方案,通信单元能够在45 nm工艺下达到2 GHz的工作频率,流水线级数为2,最多支持8个双向通信接口,每个端口单向峰值带宽32 GBps.构建了一种16核处理器片上网络测试环境,测试结果表明：使用提出的通信单元构建的片上网络能够满足16核处理器存储系统对网络带宽的要求,在对访存优化的情况下,聚合带宽能够随着处理器核心与线程的增加而线性增加.另外,通信单元还具有可重用的特性,能够通过优化与扩展进一步应用于众核处理器片上网络.研究成果已成功应用于某国产16核高性能微处理器,片上网络实测频率达到2 GHz.     

任意点存储器结构FFT处理器地址策略

提出一种针对任意点数运算的并行地址无冲突的存储器结构的FFT处理器.该方法利用高基底的分解方法减少整体计算时钟周期,以及小基底互联的多路延迟交换结构降低计算引擎的复杂度.该方法可以将存储器结构FFT处理器中的几个重要特性如连续帧处理模式,多点数计算和并行无地址冲突等特点集成在一起.另外,素因子FFT算法也被运用到该处理器当中用以降低乘法器个数和蝶形因子存储,以及满足任意点数的计算需求.设计了一种统一的基-2,3,4,5的Winograd算法的蝶形计算单元用以降低计算复杂度.实验仿真结果表明,本FFT处理器在122.88 MHz工作频率下功耗只有40.8 mW,非常适合LTE系统的应用.      

基于粗粒度可重构处理器的浮点乘加算法

在粗粒度可重构处理器中,往往采用以定点代替浮点或嵌入专用的浮点计算单元的方式来处理应用中的浮点运算,从而导致在面对大动态范围运算时精度不够,造成系统面积与功耗的增加.本文提出了一种在通用粗粒度可重构处理器上用定点运算单元实现浮点乘加运算的方法,采用8个可重构处理单元实现1次乘或加的浮点运算,该方法不仅兼容了IEEE-754的单精度浮点标准而且没有增加任何浮点运算硬件.在模拟器上对系统性能进行测试,使用本文的方法,在通用粗粒度可重构处理器上实现浮点乘法运算性能提升2.09倍,浮点加法运算性能提升1.68倍.     

现场温湿度数据采集系统设计

基于ARM设计了一种现场温湿度数据采集系统。该系统由主控单元、数据采集单元、上位机等部分组成。主控单元以STM32F103VCT6为核心处理器;数据采集单元以STC89C52RC为核心处理器,温湿度传感器采用DHT21单总线数字式传感器,根据各模块的功能,扩展了外围接口电路;上位机监控软件完成了现场温湿度数据的显示、采集数据的存储、历史数据导出等功能。实验结果证实了该系统不仅能够有效地采集现场温湿度数据,而且性能稳定、成本低。     

电动汽车新型线控制动单元及其控制系统

针对电动汽车全电驱动特性,为提高其制动性能,设计了一种基于电磁直线执行器的全新线控制动单元——直驱电液制动单元.介绍了该制动单元的结构和原理,以某型制动器为基础,完成了样件改装和试制工作,并基于TMS320F2812数字信号处理器建立了制动单元控制和驱动系统,同时设计了双闭环抗干扰控制算法调控其制动力.试验结果表明,直驱电液制动单元响应迅速,能够准确调控制动力,具有良好的应用前景.