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基于FPGA的脉冲式激光测距系统设计

基于FPGA的脉冲式激光测距系统设计

作者：吴忠秉长安大学

学位级别：硕士

脉冲式激光测距因其具有结构简单、稳定性高、测量速度快等优点,被广泛应用于安防、交通、工业测量等领域,然而其在短距离的测量中,测距精度较低。因此,为了实现对短距离的实时、准确测量与分析,将脉冲式激光测距与FPGA相结合,提出了一... 详细信息

脉冲式激光测距因其具有结构简单、稳定性高、测量速度快等优点,被广泛应用于安防、交通、工业测量等领域,然而其在短距离的测量中,测距精度较低。因此,为了实现对短距离的实时、准确测量与分析,将脉冲式激光测距与FPGA相结合,提出了一种基于FPGA的脉冲式激光测距系统的实现方案。基于FPGA的脉冲式激光测距系统由激光发射电路、激光接收电路、FPGA、电源电路、上位机软件组成。其中,激光发射电路由驱动电路和激光器组成;激光接收电路由IV转换电路、滤波电路、放大电路和整形电路构成。在激光发射电路的设计中,为了提高脉冲信号的稳定性,采用FPGA来生成需要的脉冲信号;而激光接收电路则将接收到的激光信号转换为FPGA可以采集的电平信号。基于FPGA的可编程及可并行处理特性,通过Verilog HDL语言编码,设计时间分隔模块、“粗”时间测量模块、“细”时间测量模块、时间合成模块、距离计算模块,实现精密时间间隔的测量,并将所测得的时间长度转换成距离数据,通过数据传输模块传送到上位机。上位机数据采集系统是在Windows中基于VB语言设计的,可以实现数据的采集、显示、分析及保存等功能。系统的软硬件设计完成后,首先,对激光发射电路所需的脉冲信号进行了测试,输出信号占空比为0.000025;其次,对激光接收电路的性能进行了验证和测试,可以平稳地输出电平信号;然后,对在FPGA内设计的进位链进行了测试,时间测量精确度为130ps。最后,通过一系列实验对脉冲式激光测距系统进行了测试,实验结果表明,该系统可以实现对所测距离数据的采集、显示、分析及保存等功能,在1m至10m的测量范围内,所有测试点中最大相对误差为0.008,因此本系统可以较好地应用于短距离的测量。

关键词：激光测距 FPGA 时间间隔测量数据采集系统

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一种用于逻辑分析仪的FPGA测试接口电路

实验室研究与探索 2017年第11期36卷 11-14页

作者：文常保吴忠秉雪程飞姚世朋李演明李阳王澄宇长安大学电子与控制工程学院微纳电子研究所西安710064

针对目前利用逻辑分析仪对FPGA进行测试时,各待测信号之间出现干扰现象及利用差分方式测量时浪费FPGA的I/O引脚资源的问题,提出了一种用于逻辑分析仪的FPGA测试接口电路实现方案。该方案由信号输入接口模块、单端信号转差分信号模块和... 详细信息

针对目前利用逻辑分析仪对FPGA进行测试时,各待测信号之间出现干扰现象及利用差分方式测量时浪费FPGA的I/O引脚资源的问题,提出了一种用于逻辑分析仪的FPGA测试接口电路实现方案。该方案由信号输入接口模块、单端信号转差分信号模块和信号输出接口模块组成。信号输入接口模块完成FPGA和测试接口电路之间的信号传输工作,单端信号转差分信号模块把单端信号转换成差分信号,信号输出接口模块将转换完成后的信号输出给逻辑分析仪。通过一个具体的FPGA信号测试实验表明,在采样深度分别为1、8、32 KB时,使用测试接口电路比没有使用时的测量相对误差分别减少了87.3%、90.2%、88.6%。

关键词：现场可编程门阵列逻辑分析仪测试接口电路

基于MicroBlaze的双片AD9361控制系统的设计与实现

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电子质量 2022年第6期 173-175,183页

作者：王小龙姚尧吴忠秉无锡华普微电子有限公司江苏无锡214035 中科芯集成电路有限公司江苏无锡214072

为满足通信系统中射频前端电路的可控制和通用化要求,提出了一种基于MicroBlaze的双片AD9361控制系统的设计方案。结合AD9361的物理架构和SPI控制模式工作原理,详细设计出该控制系统的核心组成部分。以FPGA(KC705)作为系统主控制器,解析... 详细信息

为满足通信系统中射频前端电路的可控制和通用化要求,提出了一种基于MicroBlaze的双片AD9361控制系统的设计方案。结合AD9361的物理架构和SPI控制模式工作原理,详细设计出该控制系统的核心组成部分。以FPGA(KC705)作为系统主控制器,解析AD9361配置方法。在实验室内搭建系统平台,并设计控制上位机进行系统测试,测试整体性能指标满足目前无线收发通信系统的应用需求。依据本设计方案,未来可针对AD9361芯片的控制模式,可定制化的演化出同时控制多片AD9361芯片的系统设计,体现了该设计的可扩展性高、通用性强的特点。

关键词： MicroBlaze AD9361 控制系统

基于ARM的射频前端自动控制与监控系统设计

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船电技术 2023年第1期43卷 62-65页

作者：吴忠秉王德发王小龙无锡华普微电子有限公司江苏无锡214035 中科芯集成电路有限公司江苏无锡214072

目前船用射频收发机使用范围越来越广,射频前端工作状态控制复杂多变,为适应各种使用情况,考虑将射频前端的工作状态及环境信息进行监控,提出了一种基于ARM的射频前端自动控制与监控系统。结合射频前端中发射通道、接收通道和频综的锁... 详细信息

目前船用射频收发机使用范围越来越广,射频前端工作状态控制复杂多变,为适应各种使用情况,考虑将射频前端的工作状态及环境信息进行监控,提出了一种基于ARM的射频前端自动控制与监控系统。结合射频前端中发射通道、接收通道和频综的锁定指示功能及设计环境采集电路,以ARM系列MCU(CKS32F103C8T6)作为系统控制器,详细设计出该自动控制与监控系统的核心组成部分。最后设计测试上位机模拟外部基带端进行系统联调,系统能够依据指令自动控制自身的工作状态,同时将系统的运行状态及环境变化定时反馈到外部基带端,验证了该自动控制与监控系统设计方案的合理性,提高了船用射频通信系统的准确性及稳定性。

关键词：射频前端监控系统 ARM

一种用于智慧农业设备的多平台嵌入式程序远程更新系统设计

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现代电子技术 2023年第23期46卷 183-186页

作者：吴忠秉常曼曼王小龙无锡华普微电子有限公司江苏无锡214035 中科芯集成电路有限公司江苏无锡214072

针对智慧农业设备分布范围广、所处位置偏远引起的现场软件更新工作强度大、难度高的问题,提出一种用于智慧农业设备的多平台嵌入式程序远程更新系统设计方法。该方法利用智慧农业设备中主控芯片DSP的SCI引导加载程序更新原理、ARM的IA... 详细信息

针对智慧农业设备分布范围广、所处位置偏远引起的现场软件更新工作强度大、难度高的问题,提出一种用于智慧农业设备的多平台嵌入式程序远程更新系统设计方法。该方法利用智慧农业设备中主控芯片DSP的SCI引导加载程序更新原理、ARM的IAP更新程序原理及智慧农业设备组网运行的特点,使用智慧农业设备唯一设备识别码可以指定更新某一个组网设备,并且应用程序和更新程序并行运行,对于重要数据无感更新,且在更新成功后可人为选择合适时机启动使用最新程序,将由于程序更新带来的数据丢失影响降到最低。该方法省时、省力、稳定、效率高、操作简便,具有一定的通用性,可以推广应用于组网运行环境下的嵌入式程序远程更新,具有较高的工程应用价值。

关键词：嵌入式系统远程更新多平台智慧农业设备 DSP ARM

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一种通用的嵌入式多核心通信方法

电子技术（上海） 2022年第3期51卷 18-19页

作者：吴忠秉孙华邵春伟王小龙无锡华普微电子有限公司江苏214035 中科芯集成电路有限公司江苏214072

阐述一种通用的嵌入式多核心通信方法,通过设计通用的多核心间通信标志位,探讨不同嵌入式平台间通信设计中的问题,且易于后期程序功能升级及扩展应用。

关键词：通信工程嵌入式多核心

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水诱导的地幔反转与大陆起源

地球科学进展 2024年第6期39卷 551-564页

作者：吴忠庆中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026 深空探测实验室安徽合肥230026

岛弧模型和地幔柱的海底高原模型是大陆起源的两个主流模型。相较于岛弧模型,地幔柱模型能更好地解释太古宙大陆的特征,但在解释太古宙陆壳源区富水这一关键特征时遇到了困难。最近提出的水诱导的地幔反转模型较好地解决了这个问题,同... 详细信息

岛弧模型和地幔柱的海底高原模型是大陆起源的两个主流模型。相较于岛弧模型,地幔柱模型能更好地解释太古宙大陆的特征,但在解释太古宙陆壳源区富水这一关键特征时遇到了困难。最近提出的水诱导的地幔反转模型较好地解决了这个问题,同时还能解释太古宙多个令人困惑的现象。该模型指出,在地幔发生整体熔融的情况下,岩浆洋在中地幔深度开始结晶,形成外层和基底两个岩浆洋。由于下地幔矿物含水能力低,随着岩浆的结晶,最初含一定量水的基底岩浆洋将逐渐富水。水降低基底岩浆洋的密度。当水富集到一定程度时,基底岩浆洋的密度将不再高于上覆地幔,从而导致重力失稳,形成地幔反转。这种反转将水带到地球浅部,促进了大陆和克拉通岩石圈地幔等的形成。因此,太古宙大陆是基底岩浆洋演化的产物。当地幔反转耗尽基底岩浆洋后,太古宙型的大陆不再形成。太古宙末期对应着大陆形成机制的转变期,水诱导的地幔反转可以自然地解释为什么太古宙前后的大陆具有完全不同的特性。类似的,水诱导的地幔反转还可以解释其他多个长期困扰的现象,如:为什么几乎没有冥古宙的大陆,为什么太古宙的镁铁质岩石的源区具有原始地幔的组分且在整个太古宙几乎不变,为什么内太阳系只有地球具有大陆等。形成全地幔岩浆洋和岩浆洋含水是水诱导的地幔反转的2个前提。由于大撞击在全地幔岩浆洋形成中扮演了关键角色,月球远比我们想象的重要。

关键词：太古宙基底岩浆洋水循环高温高压

统计行政处罚信息公开制度的实践检视及规范进路

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统计与决策 2024年第13期40卷 159-164页

作者：吴忠奇西南政法大学经济法学院重庆401120

文章基于2018—2023年31个省级统计局行政处罚信息公开数据,应用文本分析法,从规范体系构建、总体分布样态、公开具体内容三个维度考察了统计行政处罚信息。结果显示,统计行政处罚存在公开总体情况不佳、公开内容规范不一、责任追究机... 详细信息

文章基于2018—2023年31个省级统计局行政处罚信息公开数据,应用文本分析法,从规范体系构建、总体分布样态、公开具体内容三个维度考察了统计行政处罚信息。结果显示,统计行政处罚存在公开总体情况不佳、公开内容规范不一、责任追究机制失灵等问题。为此,应当坚持利益平衡的价值理念;加快完善统计行政处罚的信息公开规范体系,注重数字统计思维和数字技能培养;强化统计行政处罚信息公开的协同监督机制,更大程度地引入社会监督,不断强化责任追究机制。

关键词：统计行政处罚信息公开制度统计现代化统计法治

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考虑状态受限和一致性的微电网二次控制

控制理论与应用 2024年第1期41卷 183-188页

作者：吴忠强程洪强燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004

为解决交流微电网下垂控制产生的偏差问题,本文采用二次控制对分布式电源输出电压和频率进行调节.将微电网看成分布式多智能体系统,智能体间通过稀疏网络进行通信,运用多智能体一致性协议,本文提出一种基于障碍Lyapunov函数和自适应模... 详细信息

为解决交流微电网下垂控制产生的偏差问题,本文采用二次控制对分布式电源输出电压和频率进行调节.将微电网看成分布式多智能体系统,智能体间通过稀疏网络进行通信,运用多智能体一致性协议,本文提出一种基于障碍Lyapunov函数和自适应模糊系统的二次电压和频率控制器.采用障碍Lyapunov函数设计控制器,不但能保持系统的稳定性,还可使输出的电压和频率限制在预设的范围内.采用自适应模糊系统可对系统中的一些参变量的变化进行估计,提高了控制器的鲁棒性.本文给出了严格的稳定性证明.通过对负载变化,以及拓扑结构改变等的仿真测试,验证了所提方案的有效性.

关键词：微电网多智能体系统自适应模糊系统障碍Lyapunov函数 Backstepping