现场可编程门阵列FPGA具有性能好、规模大、可重复编程、开发投资小等优点,在现代电子产品中应用得越来越广泛。随着微电子技术的高速发展,成本的不断下降,FPGA正逐渐成为各种电子产品不可或缺的重要部件。 FPGA软件复杂的设置和不同的算法、FPGA硬件多样的结构和丰富的功能、各个厂商互不兼容的软硬件等差异,都不仅使如何挑选合适的软硬件用于产品设计成为FPGA用户棘手的问题,而且使构造一个精确合理的FPGA软硬件性能的测试方法变得十分复杂。 基准测试是用一个基准设计集按照统一的测试规范评估和量化目标系统的软件或硬件性能,是目前计算机领域应用最广泛、最主要的性能测试技术。 通过分析影响FPGA软硬件性能基准测试的诸多因素,比如基准设计的挑选、基准设计的优化,FPGA软件的设置和约等,本文基于设计和硬件分类、优化策略分类的基准测试规范,提出了一组详尽的度量指标。 基准测试的规范如下,首先根据测试目的配置测试环境、挑选基准设计和硬件分类,针对不同的FPGA软硬件优化基准设计,然后按照速度优先最少优化、速度优先最大优化、资源和功耗优先最少优化、资源和功耗优先最大优化四种优化策略分别编译基准设计,并收集延时、成本、功耗和编译时间这四种性能数据,最后使用速度优先最少优化下的性能集、速度优先最少优化性能集、资源和功耗优先最少优化下的性能集、资源和功耗优先最大优化下的性能集、速度优先最少和最大优化之间性能集的差、速度优先最少优化下性能集的比较等十个度量指标量化性能,生成测试报告。 最后,本基准测试规范被应用于评估和比较Altera和Xilinx两厂商软硬件在低成本领域带处理器应用方面的性能。
上传时间: 2013-04-24
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本课题是江苏省“十一五”工业攻关项目“总线化智能多参数高精度检测及控制仪表开发与产业化(BE2006090)”。本项目要求多环境参数测控、多总线接口,选择具有丰富接口的高速处理器作为本项目的核心。为满足多参数测控精度和多网络接口通讯可靠性,嵌入式设计是应用系统的理想选择。本文所研究的多参数测控装置是以三星公司生产的32位ARM微处理器S3C2410为核心的嵌入式系统,该系统能实时地获取水环境参数,为水环境和多总线接口提供基本的数据和控制信息。 本文详细地介绍了MODBUS和CAN-BUS总线协议和通讯原理,阐述了水产养殖几个重要环境参数一溶解氧、温度、PH值的检测算法原理、以及传感器调理电路和温度、溶解氧的控制策略,进行了测控系统的硬件架构和各个模块的原理设计,实现了操作系统的移植,编写了驱动程序。在基于QT/E环境下实现了系统的测控和总线通讯部分上层软件设计。提出并实施了系统测试方案,成功地完成了测控系统的硬件、软件测试、以及通信功能测试和现场在线测试。 本论文的研究开发工作是在实践的基础上完成的,实验结果证明该系统充分利用了S3C2410芯片提供的资源,具有高性能、低功耗、低成本的优点,在各个方面的性能比传统的水环境参数测控系统有很大提高,通过测试实现了预期的各种功能,完全达到预期要求。
上传时间: 2013-06-28
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随着生活水平的提高,人们对环境的要求越来越高,如何获取实时、可靠的环境数据已经成为一个迫在眉睫的问题,特别是在人迹罕至的地方或者危险区域,传统的环境监测手段已经无法满足需要。无线传感器网络具有低功耗、自组织、可靠性高等优点,非常适合野外环境监测。 本文介绍了环境监测无线传感器网络中的网关设计。从低功耗和可靠性出发,网关的ZigBee通信模块采用CC2430,负责组建管理无线环境监测网;GPRS模块采用TC35,实现了环境监测网络与监控系统的无线数据传输;主控制器采用嵌入式处理器LPC2210,通过与ZigBee模块和GPRS模块的通信,实现两种网络的协议转换。在硬件设计方面,介绍了主控制器模块的电源电路、串口电路、存储器电路、人机交互电路、与ZigBee通信模块的接口设计、与GPRS模块接口设计;在软件设计方面,提出了基于需时中断的软件设计方法,移植了μC/OS-II操作系统,设计了串口驱动、ARM与ZigBee通信、ARM发送短消息、人机交互以及监控中心软件等;对ZigBee网络中的组网、数据传输等进行了研究,设计了星型无线传感器网络,介绍了系统的测试情况。结果表明,星型ZigBee环境监测网络能通过GPRS网络实现对ZigBee网络的监测,整个系统具有实时、可靠、低功耗、监测范围广等优点。
上传时间: 2013-06-13
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嵌入式系统开发工具在开发过程中所起的作用日益突出,相关研究、技术也随之不断更新。随着硬件性能不断提升,很多智能家电、智能手机、甚至高端游戏机都采用了嵌入式系统作为平台进行开发。作为嵌入式开发的关键,调试环节成为嵌入式系统研发的主要瓶颈。在嵌入式硬件性能不断提升的同时,嵌入式软件规模也不断扩大,因此调试难度也与日俱增。 本文首先简要说明了嵌入式软件的开发过程,回顾嵌入式交叉调试技术发展的各种技术。然后分析调试器整个框架和核心,介绍了调试器相关理论和设计思想,并分别研究、对比几种调试技术实现途径和方法,并对调试器中关键流程进行详细阐述。 然后,针对GDB所提供i386和SPARC架构下远程调试环境代码进行分析,抽象出调试桩GDB进行远程调试的核心流程,并根据具体硬件平台差异在ARM处理器上进行代码和远程调试协议移植。本文编写过程中所使用的硬件平台是由使用ARM7处理器的S3C4510b开发板。进入测试阶段,又在S3C4480开发板上进行了测试,对这套模式的可用性进行了验证。
上传时间: 2013-08-04
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针对目前舰艇系统通用数据采集需要,设计了一种基于DSP的协议转换器。克服了目前由于舰艇作战系统使用接口协议多样而造成通用性差的问题。通过在实验室环境下的组建数据采集系统并进行性能测试,证明该协议转换器能满足现阶段舰艇多接口数据采集的要求,新研制或改进的数据采集系统能满足高度通用化的需要。
上传时间: 2013-10-28
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模块电源的电气性能是通过一系列测试来呈现的,下列为一般的功能性测试项目,详细说明如下: 电源调整率(Line Regulation) 负载调整率(Load Regulation) 综合调整率(Conmine Regulation) 输出涟波及杂讯(Ripple & Noise) 输入功率及效率(Input Power, Efficiency) 动态负载或暂态负载(Dynamic or Transient Response) 起动(Set-Up)及保持(Hold-Up)时间 常规功能(Functions)测试 1. 电源调整率 电源调整率的定义为电源供应器于输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。测试步骤如下:于待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定后,分别于低输入电压(Min),正常输入电压(Normal),及高输入电压(Max)下测量并记录其输出电压值。 电源调整率通常以一正常之固定负载(Nominal Load)下,由输入电压变化所造成其输出电压偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示: [Vo(max)-Vo(min)] / Vo(normal) 2. 负载调整率 负载调整率的定义为开关电源于输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。测试步骤如下:于待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定后,测量正常负载下之输出电压值,再分别于轻载(Min)、重载(Max)负载下,测量并记录其输出电压值(分别为Vo(max)与Vo(min)),负载调整率通常以正常之固定输入电压下,由负载电流变化所造成其输出电压偏差率的百分比,如下列公式所示: [Vo(max)-Vo(min)] / Vo(normal) 3. 综合调整率 综合调整率的定义为电源供应器于输入电压与输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。这是电源调整率与负载调整率的综合,此项测试系为上述电源调整率与负载调整率的综合,可提供对电源供应器于改变输入电压与负载状况下更正确的性能验证。 综合调整率用下列方式表示:于输入电压与输出负载电流变化下,其输出电压之偏差量须于规定之上下限电压范围内(即输出电压之上下限绝对值以内)或某一百分比界限内。 4. 输出杂讯 输出杂讯(PARD)系指于输入电压与输出负载电流均不变的情况下,其平均直流输出电压上的周期性与随机性偏差量的电压值。输出杂讯是表示在经过稳压及滤波后的直流输出电压上所有不需要的交流和噪声部份(包含低频之50/60Hz电源倍频信号、高于20 KHz之高频切换信号及其谐波,再与其它之随机性信号所组成)),通常以mVp-p峰对峰值电压为单位来表示。 一般的开关电源的规格均以输出直流输出电压的1%以内为输出杂讯之规格,其频宽为20Hz到20MHz。电源实际工作时最恶劣的状况(如输出负载电流最大、输入电源电压最低等),若电源供应器在恶劣环境状况下,其输出直流电压加上杂讯后之输出瞬时电压,仍能够维持稳定的输出电压不超过输出高低电压界限情形,否则将可能会导致电源电压超过或低于逻辑电路(如TTL电路)之承受电源电压而误动作,进一步造成死机现象。 同时测量电路必须有良好的隔离处理及阻抗匹配,为避免导线上产生不必要的干扰、振铃和驻波,一般都采用双同轴电缆并以50Ω于其端点上,并使用差动式量测方法(可避免地回路之杂讯电流),来获得正确的测量结果。 5. 输入功率与效率 电源供应器的输入功率之定义为以下之公式: True Power = Pav(watt) = Vrms x Arms x Power Factor 即为对一周期内其输入电压与电流乘积之积分值,需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.为功率因素(Power Factor),通常无功率因素校正电路电源供应器的功率因素在0.6~0.7左右,其功率因素为1~0之间。 电源供应器的效率之定义为为输出直流功率之总和与输入功率之比值。效率提供对电源供应器正确工作的验证,若效率超过规定范围,即表示设计或零件材料上有问题,效率太低时会导致散热增加而影响其使用寿命。 6. 动态负载或暂态负载 一个定电压输出的电源,于设计中具备反馈控制回路,能够将其输出电压连续不断地维持稳定的输出电压。由于实际上反馈控制回路有一定的频宽,因此限制了电源供应器对负载电流变化时的反应。若控制回路输入与输出之相移于增益(Unity Gain)为1时,超过180度,则电源供应器之输出便会呈现不稳定、失控或振荡之现象。实际上,电源供应器工作时的负载电流也是动态变化的,而不是始终维持不变(例如硬盘、软驱、CPU或RAM动作等),因此动态负载测试对电源供应器而言是极为重要的。可编程序电子负载可用来模拟电源供应器实际工作时最恶劣的负载情况,如负载电流迅速上升、下降之斜率、周期等,若电源供应器在恶劣负载状况下,仍能够维持稳定的输出电压不产生过高激(Overshoot)或过低(Undershoot)情形,否则会导致电源之输出电压超过负载组件(如TTL电路其输出瞬时电压应介于4.75V至5.25V之间,才不致引起TTL逻辑电路之误动作)之承受电源电压而误动作,进一步造成死机现象。 7. 启动时间与保持时间 启动时间为电源供应器从输入接上电源起到其输出电压上升到稳压范围内为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,启动时间为从电源开机起到输出电压达到4.75V为止的时间。 保持时间为电源供应器从输入切断电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,保持时间为从关机起到输出电压低于4.75V为止的时间,一般值为17ms或20ms以上,以避免电力公司供电中于少了半周或一周之状况下而受影响。 8. 其它 在电源具备一些特定保护功能的前提下,还需要进行保护功能测试,如过电压保护(OVP)测试、短路保护测试、过功保护等
上传时间: 2013-10-22
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针对特定的载荷物理样机地面测试验证及任务全过程演示的硬件在回路仿真背景,基于RT-LAB仿真平台,搭建了半实物仿真测试系统,其中航天器平台的仿真模型使用Simulink/Stateflow搭建,采用层次化、模块化设计,包含自主运行管理、GNC、电源、热控、推进、地面站等分系统,使用Stateflow实现载荷工作的流程控制,本文详细描述了各分系统的功能、实现,对关键分系统的功能做了验证。表明RT-LAB与Simulink/Stateflow结合可方便快捷地构建各种仿真环境,满足任务要求,而其模块化的特点使模型便于后续的维护、重用与扩展。
上传时间: 2013-11-19
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卫星导航接收机接收到的卫星信号十分微弱,同时面临着复杂电磁环境的干扰,因而抗干扰问题成为研究的热点。目前有很多种抗干扰技术及算法仅局限于理论研究和数字仿真,无法在实际干扰环境下测试抗干扰接收机的抗干扰性能。本文在研究波束形成天线抗干扰算法的基础上,基于微波暗室环境下建立抗干扰接收机的半物理仿真环境,实现卫星信号多天线输出、复杂干扰环境的模拟,对四波束、八波束天线抗干扰接收机进行了仿真测试,结果表明波束形成天线抗干扰接收机在输入干信比相同的情况下,波束数目越多抗干扰接收机性能越好。
上传时间: 2013-10-20
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介绍了在低压电力线信道环境下点对点载波通信模块的通信性能测试系统的设计。测试系统结构简单,实用性强,能够实现点对点通信误码率测试、有效通信速率测试,并且能够根据测试结果综合评价通信模块的性能,既能够横向比较不同厂家的载波通信模块的通信性能,还可以纵向比较同一厂家不同类型的载波通信单元的通信性能,通用性强。
上传时间: 2013-10-20
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电磁辐射到军械上是危险的,潜在的电磁辐射对军工品或电子爆炸装置有不利影响,自从50 年代以来这就是众所周知的 问题。为了避免不必要的爆炸或电起爆装置(EID)从发射电磁能量增殖,这对于所有的防卫机构来说是必不可少的。伴 随着功率输出和发射设备频率范围的持续增加,减小此威胁变得至关重要。 为了确保大炮和军火系统保持安全,在适当维护条件下,测量电子爆炸装置( EED)上电磁能量影响的测试设备有很大 发展。几年后基于光纤技术的新一代仪器取代了使用热电偶或红外探测的系统。光纤传感器( FOS)具有高精度和高准 确性,非常灵敏,提供的响应时间可满足高效的EED。由于电绝缘的特性,光纤传感器对电磁干扰(EMI)完全免疫,在 感应环境中可表现出来。由于此有利的参数,基于光纤技术的传感器现已成为HERO/RADHAZ 测试的标准。然而,什么 是该技术必要的条件以提供EED 装置可靠的辐射评估仍然没有明确,怎样去完全发挥此技术优势以完全获益呢?
上传时间: 2013-11-16
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