集成电路与应用
基于芯粒的Flash FPGA驱动测试技术
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246047
作者：黄健，王雪萍，陈诚，陈龙
作者单位：中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 针对基于芯粒的Flash FPGA驱动覆盖率测试，利用Flash FPGA的系统控制寄存器与边界扫描寄存器模块，配置FPGA不同的驱动模式，并通过传统的单芯片Flash单元配置进行对比验证。实验结果表明，基于芯粒的Flash FPGA控制寄存器配置的驱动性能与传统的单芯片Flash单元配置一致，测试时间缩短到1/3。
关键词：
芯粒
现场可编程门阵列
主控寄存器
驱动性能
一种应用于电流检测的低失调运算放大器设计
DOI：10.16157//j.issn.0258-7998.246100
作者：李新1，俞晨1，杨森林2
作者单位：1.沈阳工业大学 信息科学与工程学院；2.深致芯微电子（上海）有限公司
摘要： 针对电流检测对运算放大器性能的要求，提出一种新型低失调运算放大器电路。采用低失调运放、PMOS管和电阻构成闭环电流采样电路，整个运放电路由主运放和辅助运放构成，主运放构成的高频通路控制电路带宽，辅助放大器低频通路利用斩波技术以及自调零技术降低电路失调。基于东部高科180BCD工艺对电路进行仿真，仿真结果表明，温度为27 ℃，输入失调电压稳定在9 μV，运放增益为95.50 dB，增益带宽积为28.2 MHz，相位裕度在76.6°以上，CMRR的值为148 dB，PSRR的值大于116 dB。该电路可用于高侧电流检测。
关键词：
运算放大器
电流检测
斩波技术
自调零技术
一种双向使能的负压低压差线性稳压器
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246058
作者：杨尚争，邓新伟，毛佳烽，胡伟波，尚佳彬
作者单位：南开大学 电子信息与光学工程学院
摘要： 设计实现了一种可以双向使能的负压低压差线性稳压器（LDO）。首先介绍了传统的负压LDO基本架构及工作特点，根据负压LDO的应用场景，提出负压LDO的使能需要双向使能。其次展示传统的使能电路和提出的双向使能电路，并按照正压启动和负压启动两种情况分析。最后该负压LDO芯片基于350 nm CMOS工艺设计制造，测试结果显示，该负压LDO在使能信号大于0.6 V小于5 V区间和大于-5 V小于-0.9 V区间内可以实现双向启动，且使能电路在正压启动过程中消耗电流873 nA，在负压启动过程中消耗电流219 nA。
关键词：
低压差线性稳压器
负压电路
使能电路
静态电流
硅基GaN功率器件与驱动集成设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256324
作者：严张哲1，2，周建军1，2，孔月婵1，2
作者单位：1.南京电子器件研究所；2.固态微波器件与电路全国重点实验室
摘要： 为满足高频电源模块的应用需求，设计了一款全GaN功率芯片。芯片集成了驱动电路和300 V功率管，有效减少分立式封装所带来的寄生电感，集成化设计能够提升芯片抗噪声能力和可靠性。芯片在GaN-on-Si工艺平台进行制备，采用E/D模集成电路设计。该芯片的驱动电路在2 MHz开关频率下输出信号上升时间为4.3 ns、下降时间为3.4 ns，芯片的功率管在300 V下能够稳定工作。
关键词：
GaN
功率IC
单通道
GaN-on-Si
ED模
集成电路卡数据完整性保护机制快速检测方法
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2405863
作者：汤中泽，黄小鹏，刘奇
作者单位：东信和平科技股份有限公司 研发中心
摘要： 介绍了集成电路（Integrated Circuit，IC）卡数据完整性保护机制检测方法，针对传统单指令断电检测手段的局限性和不足提出二次断电理论，用于检测验证IC卡在执行数据恢复过程中出现中断的事务保护机制。采用时间统计法和功耗统计法两种改进方案，计算断电测试有效时间区域，解决二次断电检测效率低下问题。最后通过实验结果验证数据完整性保护机制快速检测方法的有效性。
关键词：
集成电路
数据完整性
数据恢复
断电测试
测控技术
风力发电系统MPPT特性测控系统设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246085
作者：吕富勇，王杰，杜彤，刘泽宇，徐佳瑞，王亚洲
作者单位：南京信息工程大学 自动化学院
摘要： 在中小型永磁同步风力发电机中，桥式整流+DC/DC变换器拓扑具有结构简单的优点，其中DC/DC电路有Boost和Buck两种拓扑，探究两者的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制性能区别是对其优化设计的关键，测控系统是性能分析的重要手段。通过系统总体方案设计，确认了系统参数及指标；分析了四桥臂DC/DC拓扑，并基于高端电流采样和隔离采样技术实现了系统电压、电流、功率和频率的采集，设计了功率驱动及单片机控制电路；探讨了适合单片机的MPPT爬坡搜索法软件；给出了基于LabVIEW的上位机操控系统的软件设计实现；搭建了测控系统，进行了MPPT和两种拓扑测控结果对比实验。实验结果表明测控系统达到了设计目标。
关键词：
LabView
风力发电系统
DCDC变换器
测控系统
数据采集与处理
一种可调电压DC-DC电源无线智能测控系统设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246205
作者：司明，王旭升，王晶晶
作者单位：兰州空间技术物理研究所
摘要： 工业生产中有线通信方式通常受布线和传输距离的影响，给测控任务带来诸多不便。特别是在一些高低温、高噪声和高电压等不宜人员参与的环境中，有线数据传输方式很易受到干扰，同时需要人员不断干预而存在安全隐患问题。为了解决以上问题，并结合系统设计自身特征，提出了基于“5G模块+STM32+PC”的一种可调电压DC-DC电源无线智能测控系统设计方案，通过用户端上位机智能测控软件实现对远端设备的测控功能。该系统具有电源电压测控、误差智能补偿、5G无线通信等功能。整个系统具有控制精度高、可靠性高的特点。
关键词：
测控系统
5G无线通信
智能补偿
DC-DC电源
基于SCA-PSO的支持向量回归车辆尾气传感器温湿度补偿方法研究
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245963
作者：吕应明，袁文平
作者单位：北京市科学技术研究院智能装备研究所
摘要： 氮氧化物和颗粒物是柴油机车尾气排放的两种主要污染物。利用车辆尾气检测装置对柴油机车进行尾气排放监控是治理城市空气污染的一项有效措施。对于氮氧化物气体传感器而言，基于其检测原理，温度和湿度会对其检测过程发生的化学反应产生较大影响，因此需要相应的温湿度补偿方法来提升传感器测量精度。为此，设计了一种车载式车辆尾气检测装置，并提出了一种基于正余弦优化算法（SCA）和改进式粒子群优化算法（PSO）的支持向量回归（SVR）的传感器温湿度补偿方法，通过传感器实时检测氮氧化物气体和颗粒物浓度，并利用补偿模型对传感器检测值进行温湿度补偿。经过测试数据训练和验证，补偿模型可以有效降低由温湿度造成的误差，能够满足工程需求。
关键词：
尾气检测
物联网
支持向量机
正余弦优化
粒子群优化
通信与网络
面向高动态无线网络的信道状态收集系统研究
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246007
作者：张鸿云，彭进霖，林博
作者单位：军事科学院 军事智能研究院
摘要： 在以无线体域网为典型代表的高动态无线网络中，如何以高时间精度记录无线信道状态是开展传输优化方案研究的关键前置问题之一。以低成本便携化为核心目标，综合对比研究了几类典型无线开发组件，选取ESP32+ESP-NOW作为软硬件开发平台；并设计了一套高精度的无线信道状态收集记录系统。经过设计优化，这套软硬件系统最高能达到约257 μs的收发间隔。另外，通过控制变量的多组实验测试，详细评估了协议模式、收发速率、核心数、线程数、主频、串口通信及文件读写等变量对报文收发间隔和稳定性的影响。研究成果为高动态无线网络邻域的相关研究提供了设计方案和测试数据参考。
关键词：
无线信道
无线体域网
状态收集
ESP32
ESP-NOW
基于发布-订阅机制的异构平台消息中间件设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246129
作者：周璞，柴小丽，俞则人，左颜
作者单位：中国电子科技集团公司第三十二研究所
摘要： 针对嵌入式异构计算系统中计算单元间的互联需求，面向CPU及FPGA平台设计一种工作在发布-订阅模式下的消息中间件。首先研究发布-订阅模型及对应的报文传输方式，为解决可靠组播的错误控制、拥塞控制问题选用RapidIO作为中间件传输协议。其次研究中间件的通信方案与发布-订阅机制的实现方案并设计了热插拔机制与异常监测模块以提升可靠性。系统验证与测试结果表明，中间件具有较好的通信性能，且热插拔机制有效提升了系统的可靠性，与其他设计方案相比具有一定优势。
关键词：
中间件
发布-订阅机制
RapidIO协议
热插拔
异构计算
计算机技术
基于CoatiOA-VMD-WT的光电容积脉搏波去噪方法
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245555
作者：张宝林，易钢，汤鑫
作者单位：湖南中医药大学 信息科学与工程学院
摘要： 在采集光电容积脉搏波信号（PPG）时，特别容易受到环境和采集对象所带来的噪声影响，导致采取的信号与真实值差距过大。针对这一问题，提出了一种PPG信号的去噪方式，给出一种长鼻浣熊优化算法，利用通过最小包络熵作为评判标准，取确定变分模态分解（VMD）的最优模态分量的个数和惩罚因子，这两个参数直接影响到了VMD的处理结果的好坏。以此对原始信号进行分解，利用余弦相似度区分不同的IMFs，再利用小波去噪，最后将信号进行重构，得到去噪后的信号。仿真和实验结果表明：与传统的去噪方法相比，提出的方法处理信号信噪比更高，均方差更低，波形相似度更高。
关键词：
光电容积脉搏波
长鼻浣熊优化算法
变分模态分解
小波阈值去噪
最小包络熵
基于K-means的异常识别方法
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245654
作者：刘道君，刘帅，张玉松，欧思程
作者单位：中国长江电力股份有限公司 三峡水利枢纽梯级调度通信中心
摘要： 在工业、电力、交通等领域，异常往往是系统发生问题或故障的先兆。通过异常识别技术，可以及时发现系统异常行为，预防或迅速应对潜在的故障，提高系统的可靠性和稳定性。当前的异常识别算法通常需要引入专家信息（如适宜的参数值），但在许多识别场景中，数据分布以及异常发生原因是未知的，导致专家信息不可信。因此，如何设计一款无需专家信息介入的异常识别算法意义非凡。设计了一种自适应的异常识别算法，通过K-means聚类算法识别出众多小簇，然后统计各簇中对象数量的分布概率以生成概率分布图。从概率分布图中，可以清晰观察到哪些簇中的对象数量明显小于其他簇，从而将它们识别为异常簇，其中的对象识别为异常。换句话说，概率分布图代替了专家信息，可协助使用者在分布以及原因未知情况下识别有效异常。
关键词：
异常识别
概率
决策图
融合长短期记忆网络和支持向量机的Wi-Fi室内入侵检测
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245916
作者：王长浩，张懿祥，张强，郝嘉耀
作者单位：陕西科技大学 电子信息与人工智能学院
摘要： 基于Wi-Fi感知的室内入侵检测系统是一种无需在移动实体上附加任何设备即可检测移动实体的系统。针对目前检测方法忽略复杂的幅度变化和相位变化引起的潜在影响，提出了融合长短期记忆网络和支持向量机的室内入侵检测新方法LSID（Long Short-Term Memory and Support Vector Machine Intrusion Detection）。LSID方法采用一种新的特征值建模方式，利用长短期记忆网络可以学习到时序特征并且能捕捉时序信号长期的依赖关系，将信道状态信息真实值与长短期记忆神经网络的预测值之差作为特征值，能更准确地捕捉入侵者对信号状态信息的影响。该检测方法在学校实验室环境下经过多次实验验证，最终检测准确率达到99.21%，通过多组实验比对，结果显示LSID方法具有有效性和可行性，相比于其他入侵检测方法准确率明显提升。
关键词：
室内入侵
长短期记忆网络
支持向量机
特征值建模
射频与微波
基于Kriging插值的天线近场测量误差修正方法
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245831
作者：李志航1，张伟2
作者单位：1.南京邮电大学 波特兰学院；2.南京邮电大学 通信与信息工程学院
摘要： 随着天线技术的不断发展，近场测量技术的重要性也在不断增加，近场测量过程中部分探头故障或者采样点间隔过大会导致外推的远场方向图误差较大，为了减少这些误差，提出了一种基于Kriging插值的天线近场测量误差降低方法。首先，在HFSS中对矩形口径喇叭天线进行仿真。随后，将采样间隔为1°的近场数据与采样间隔为6°的近场数据进行近远变换并对比。在采样间隔6°的基础上，随机减少30%的采样点，并通过Kriging插值法填补缺失的数据，进行近远场变换，并与仿真远场结果进行对比。插值后的误差与插值前的误差相比，E面减少了1.65 dB，H面减少了4.93 dB，同时采样点数减少了30%。结果表明，基于Kriging插值的近场数据修正方法能够在近场采样间隔过大时有效减少测量误差，且在部分探头故障时也能保持较高精度。
关键词：
喇叭天线
球面近场测量
Kriging插值
Ka频段小型化气密宽带功放组件研制
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245974
作者：赵鹏，李凯，胡顺勇，张能波
作者单位：中国电子科技集团公司第十研究所
摘要： 介绍了一种Ka频段小型化气密宽带功放组件的工程实现。使用16片GaN功率芯片，1片GaAs驱动芯片，同时采用微带环形电桥功分器与波导功分/合成网络相结合的方式进行功率合成，采用同轴探针式波导气密封电路与射频腔体激光封焊对功放模块射频电路进行整体气密封装以避免盐雾和低气压等环境对功放可靠性的影响。最终得到的功放组件在25~31 GHz的宽工作频带内连续波饱和输出功率大于140 W，同时使用翅片散热器的强制风冷方案，提高了散热器的换热效率，散热性能良好。功放技术状态稳定，可靠性及实用性满足工程使用要求，适用于测控、通信、电子对抗等领域的微波发射系统。
关键词：
Ka频段
宽带
固态功放
电路与系统
基于FPGA的多通道橇载数据采集存储系统设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245951
作者：余杰1，2，王健1，2，侯姝悦1，2，段俊萍1，2，张斌珍1，2
作者单位：1.中北大学 仪器与电子学院；2.中北大学省部共建动态测技术国家重点实验室
摘要： 针对火箭橇试验极端环境下数据测量难、精确度不高等问题，设计了一种基于FPGA的多通道、高精度数据采集存储系统。该系统能够对传感器输出的模拟信号进行调理，以FPGA作为主控芯片，控制两片AD7606芯片对12个通道进行同步采集，将采集的数据进行实时处理并存储至Flash芯片。PC端的上位机可以对存储至Flash的数据进行回读，并将数据解析绘图。并通过灌封工艺使系统具有抗高冲击、高过载的特性。经试验表明，该系统实现了12路通道的实时同步采集，测量结果非线性误差不大于1%，能够满足火箭橇试验环境下数据采集与存储的可靠性要求。
关键词：
火箭橇试验
FPGA
模数转换
采集存储
基于CPCI总线导航控制系统设计与实现
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246083
作者：闫佳琛，张昊楠，张少鹏，崔焘，李昊，郭宇
作者单位：中海油田服务股份有限公司物探事业部
摘要： 针对海洋地震勘探综合导航系统高精度触发控制、时序控制和实时性的要求，设计了一种基于CPCI总线架构的导航作业控制系统，内置GNSS接收机，由GPS时间、现场可编程阵列FPGA与嵌入式软件实现高精度时钟守护；星型差分线路实现高速串行传输通信，单箱体最多支持24个串口数据接入；高精度触发模块和时刻匹配规则实现对外部设备实时精准控制。重点介绍了系统接口、硬件模块结构、嵌入式软件及实验结果。系统测试表明：该系统满足海洋地震勘探高精度授时和作业时序控制需要，整体基于模块化设计，具有良好扩展和封装性，对其他工控系统开发具有借鉴意义。
关键词：
海洋地震勘探
综合导航系统
模块化设计
串口通信
一种MPPT与S3R融合拓扑电源控制器
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246060
作者：王博鑫，刘树峰，邹吉炜，贾旭，张伟，戴路
作者单位：长光卫星技术股份有限公司
摘要： 采用直接能量传输方式的卫星电源系统具有电路结构简单、可靠性高的优点，但是太阳电池阵能源利用率低。相比之下，采用最大功率点跟踪技术可以最大程度地利用太阳电池阵的输出功率，但是控制相对复杂，且存在开路高压风险。提出了一种最大功率点跟踪（MPPT）与顺序开关分流调节（S3R）融合拓扑电源控制器，在提高太阳电池阵能源利用率的同时保证了系统的可靠性，并且避免太阳电池阵的开路高压问题。对所提出电源控制器的系统组成、模式切换方法以及最大功率点追踪原理进行了详细的介绍，并且搭建了试验样机进行实验验证，实验结果证明了理论分析的正确性。
关键词：
电源控制器
最大功率点跟踪
顺序开关分流
基于ISO15118的电动汽车充电通讯控制系统设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246062
作者：沈伟1，张毅博1，刘牧华2
作者单位：1.凯迈（洛阳）测控有限公司；2.龙门实验室
摘要： 国内电动汽车的充电协议与欧盟等国电动汽车协议不同，必须安装符合欧盟标准的充电通信控制器才能出口到欧盟市场。国内电动汽车制造商若单独开发欧标协议为基础的产品，需改变现有电池管理系统（BMS）和充电控制器，协议一致性和互操作性难以短期提升，需不断完善验证和优化，研发时间成本巨大。鉴于此，选用国产MCU和PLC芯片设计了基于ISO15118的电动汽车充电通信控制系统，它和国产电动汽车采用GB/T 27930协议进行CAN通信就可转换为满足欧标ISO15118协议和DIN70121协议的PLC通信。实际应用表明，该系统支持即插即充功能，满足ISO15118协议通信安全机制，兼容性好、互操作性强、成本低，使用方便。
关键词：
电动汽车通信控制器
ISO15118
PLC通信
即插即充
基于VxWorks 6.x的动车组CCU/ERM若干问题研究
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245995
作者：周浩尚1，2，高照玲3
作者单位：1.动车组和机车牵引与控制国家重点实验室； 2.中车大连电力牵引研发中心有限公司； 3.大连东软信息学院 智能与电子工程学院
摘要： 在轨道交通控制系统中，为了保证车辆控制稳定和运行数据及故障记录准确可靠，其关键部件——中央控制单元（Central Control Unit， CCU）和数据记录单元（Event Record Machine， ERM）采用嵌入式实时操作系统VxWorks。一般情况下，该系统启动时需要先启动DOS，之后再被当作一般软件调用启动。在系统启动失败、前面板6个灯常亮故障的基础上，研究DOS对电子盘的读写对其启动过程的影响，提出并验证一种可以直接在FAT32格式电子盘上启动解决方案，避免系统启动失败问题。然后结合作者遇到的不同版本VxWorks在应用过程中的UDP单播问题、FTP文件传输问题、启动检查DBR及读写LBA扇区问题进行测试，并提出了解决方案。
关键词：
CCUERM
FAT32
VxWorks6.x
UDP单播
分区引导扇区
