在遥测数据传输系统中,无论借助何种介质传输,信号在传输过程中都会随着距离的增大而减弱,通讯时的波特率越高,信号的衰减也就越大;因此要协调好遥测数据的传输距离和传输速率才能实现数据准确稳定的传输。接收数据时采用遥测数据为PCM编码方式传输可实现多路信号的分时复用,可利用有限的信道进行高精度遥测。其传输速率和数据帧格式灵活多变,有利于地面测试设备和弹上设备快速地进行数据处理,提高解包原始遥测数据的速率,减小硬件设计的损耗。

分别准确称取0.0100 g（精确至0.0001 g）螺虫乙酯和 4种代谢产物标准品，用乙腈溶解并定容至100.00 mL，分别配制成100 mg/L的标准品储备液，于-20 ℃下避光保存。分别移取各标准储备液2.5 mL至10 mL容量瓶中，用乙腈定容，配成25.00 mg/L标准工作液，即用即配。

为了改善有线遥测信号传输过程短,传输形式单一的现象,设计了基于PCM的高速长线多码率接收设备,用于接收来自弹上设备循环发送的有线遥测信号,通信距离大于60 m,接收数据码率在4.9 Mbyte/s和20.48 kbyte/s中进行切换。采用PCM码可以方便的解包原始数据,此外,借助硬件差分电路设计,可以有效地防止长线传输时电压反射引起的信号畸变,传输时不易受到干扰,利用硬件差分电路的方式接收数据,配合FPGA和VHDL语言实现了遥测PCM信号正确的解调接收,抗干扰能力强,在应用中未发现误码。该接收解码模块已成功地应用于某型号导弹的地面检测设备中。

1 总体设计

本次设计以FPGA芯片XC6S500为核心,采用模块化设计[1],主要是由PCI总线接口模块,数据接口模块,指令控制模块,存储器模块组成。系统趋于模块化设计有利于电路测试,程序编写,应用拓展,及时对问题定位和纠错。

启动新一轮黄河流域水资源保护规划编制工作，以纳污红线管理为核心，以促进河湖健康为目标，科学核定控制指标，注重水资源保护与水生态修复工程体系建设。

这是诗中“我”作为主体的第二次状态陈述，S2为“长大后”的“我”，O2为价值对象“新娘”。在这一阶段，即“我”的青壮年时期，“我”与“新娘”处于析取状态；

弹上设备产生高速PCM串行数据流,经过60 m双绞线传输至地面测试设备,通过地面测试台设备的高速PCM数据采集接口实现对接。根据发送PCM串行数据的传输速率,上位机通过PCI总线下发的指令,选取与PCM信号源一致的码率接收数据;数据采集接口通过响应测试台下发的指令,将接收到的PCM数据存储至存储器模块,或者将存储器中的数据回读至上位机,由上位机进行数据解包,分解,判断PCM数据的真实性和可靠性。系统原理设计框图如图1所示。

图1 系统原理设计框图

2 PCM码接收硬件电路的设计

PCM解码的关键:抗干扰和串并转化。硬件系统使用FPGA作为中心逻辑控制器,利用高速光耦对信号隔离,采用差分电路与遥测信号进行对接,完成对遥测PCM信号的接收和数据存储、回收的功能。

2.1 差分PCM信号接口设计

PCM数据接收采用差分信号可以抑制共模抑制比,消除共模干扰;滤掉高阶谐波分量,同时也可以滤掉电源或地的干扰[2]。在设计电路板时候应该将两条差分线近距离走线,并且保证等长走线从而减小信号的延迟,保证差分阻抗的连续性。

DS26C32型CMOS三态差分线驱动器作为接口芯片,电路原理图如图2所示,差分信号的末端电压是由源端输入电压和末端负载反射电压叠加而成,在输入端匹配和传输线缆阻抗值相似的电阻,可以将末端电压的压降完全降落在串联电阻两端。差分线的阻抗大约在100 Ω左右,所以在差分信号前端跨接120 Ω/0.5 W的电阻。差分输入硬件电路图如图2所示。

图2 差分输入硬件电路图

2.2 高速光耦隔离

[3] 沈三民,刘文怡,张文栋,等. 基于CPLD/FPGA和VHDL语言的遥测PCM码解调[C]//中国宇航学会深空探测技术专业委员会学术年会,2007.

光耦将驱动电路的控制部分和主回路隔离,避免主回路中的强电干扰控制回路中的弱点信号,而且还用于弹上设备浮地,有效的避免形成共地干扰和电流倒灌,有效地抑制了尖脉冲和其他噪声干扰,提高了信道上的信噪比[4],如图3所示。HCPL-2631光电耦合器是TTL/COMS兼容的低功耗高速数字光电耦合器,其速度可达到15 MBd。当光电耦合器的第1管脚和第2管脚之间的电压差达到发光二极管正向导通电压时,Pcm_out输出为低的TTL电平,相反,当电压差不足时,Pcm_out输出为高的TTL电平。

图3 光耦隔离器接口硬件原理图

为了消除高频干扰和终端反射,可在光电耦合器的前端接入了RC网络进行滤波和电阻匹配,将信号进行整形滤波和阻抗匹配后再进行电平的转换[5]。

3 PCM解码接收逻辑设计

为了提高接收信号的可靠性和稳定性,在实现位同步的解码接收过程中进行采样判决。CM体制中,每个采样的字长相同,则总采样率与字长的乘积为总码速率,即PCM系统的信息容量。PCM数据在时钟上升沿发生变化,在时钟的下降沿处于稳定状态,所以当检测到时钟下降沿时进行采样,每个采样点处间隔两个时钟连续采样7次,将各个采样点处得到的高低电平进行计数统计,如果计得高电平的次数大于4次,那么在这一采样点的采样值为高电平;反之,为低电平。经过实验证明采样后的PCM数据准确还原了PCM源数据。

上位机经由PCI总线将控制指令下发至地面测试设备中的指令接收模块,FPGA根据指令内容选择与其传输速率一致的数据接收模块接收端口数据,解码接收后存储至存储器中;根据要求,地面测试设备将回读数据指令下发至存储器,存储器响应指令后,将存储的数据回传至上位机;利用上位机软件对数据进行解包分析,根据包计数是否连续,校验和是否正确,给出报告,对其可靠性和真实性进行判断。其逻辑原理框图如图4所示。

某调蓄水池位于壶关县，工程级别为Ⅲ等3级，总容积14万m3，地面高程为970.0～975.0 m，场地地基持力层为低液限粉土，结构较松散，为弱—中等透水层，场地为自重湿陷性，地基湿陷等级为Ⅱ等（中级），湿陷土层下限深度12 m。

图4 PCM解码接收逻辑原理图

3.1 PCM解码逻辑设计

3.1.1 码同步

本文给出的高速PCM数据解码接收方法可以有效地提取出PCM串行数据流中包含的发送端的时钟信息,并消除60 m长线传输中数据的衰减,接收端本地时钟与之相位偏差、时钟频率偏差等因素导致的工作稳定性不高以至接收数据错误的不良结果,具有很强的抗干扰能力和很好的适应性,多传输速率的切换提高了接收系统的灵活性。如果对信号长线传输时的衰减做更全面的研究,对系统采样信号进行改进,相信系统的实用性会更高。

为了匹配不同码率的PCM数据的速率,设计采用两种系统时钟CLK1,CLK2;CLK1为29 MHz,恰好是串行PCM码信号4.915 2 Mbyte/s速率的6倍;CLK2,为40 MHz,恰好是串行PCM码信号20.48 kbyte/s速率的112 500倍。接收端同步时钟提取模块主要是利用一个3位的计数器count全局时钟进行分频,通过不断判断PCM码来同步它自身的码率,不断调整输出同步时钟的相位,以保证接收过程不出现失锁,确保接收的稳定性和准确性。

例如对传输4.915 2 Mbyte/s的遥测信号进行同步接收,如图5所示;在PCMS码流的上升沿到来的时候(即红线位置时),比较PCMS的前一状态和当前状态,如果不同,计数值count立即赋2即(蓝线所示位置)并将PCMS_CLK置1,在PCMS电平稳定期间,有一系统时钟的上升沿,计数值减1,当count减到0时,又把count赋2,同时对PCMS_CLK取反,实现了输出的同步时钟PCMS_CLK与PCMS的同步。

图5 PCM同步时钟时序图

3.1.2 PCM数据采集模块

帧同步就是在数据发送过程中添加特殊的帧同步码,数据接收后通过PCM数据进行位同步,字同步,帧同步处理,即可将原始数据分解出来。输入码为不归零码,编码字长为8位,子帧长240路,副帧长64路,子帧同步码为EB90,副帧同步码为146F,插入到子帧的第239和第240波道。数据的帧格式如表2所示。

遥测数据经过长度为60 m的双绞线传输至接收端口后,系统利用FPGA和VHDL语言完成准确的解码接收。

3.1.3 FIFO数据缓存

乳腺癌属于临床常见的恶性肿瘤之一,主要发病人群为女性群体,目前,临床尚未明确该恶性肿瘤的发病机制,有研究显示,其和外界环境、家族遗传、自身激素分泌异常等因素存在较强的相关性[1]。有研究证实,尽早对该类患者实施有效诊断及治疗有助于改善预后,提高其生存率,因此,对其实施有效诊断至关重要[2]。我院对乳腺癌患者实施磁共振检查、手术病理检查,详见下文。

由于FIFO的特点,进行数据读取之前需要对FIFO中是否有数据进行判断,从而引入半满信号FIFO-half,(half=读地址-写地址),当FIFO-half,>2 K单位时才可从FIFO中取数,否则进行等待,FIFO数据接收接口模块的工作时序如图6、图7所示。

图6 fifo写时序图

图7 fifo读时序图

图6为fifo写时序,通过控制wr_en来控制数据写入FiFo,在红线位置时,编程空标志位为0,表示FiFo没有满,可以继续往FiFo中写入数据。将数据“55”准备好,将写使能wr_en置为有效。数据在写时钟wr_clk的上升沿,将数据写入FiFo中。在蓝线位置时,程序满标志位为1,表示FiFo已经到编程满,数据将不被写入FiFo中。图7为fifo读时序,通过控制rd_en来控制数据从FiFo中读出,在红线位置时,编程空标志位为1,表示FiFo以及编程满,可以从FiFo中读出数据。在蓝色位置时,将读使能rd_en置为有效。数据在写时钟rd_clk的上升沿,将数据从FiFo中读出来。

3.1.4 RS_422指令控制模块

该模块主要响应上位机下发的控制指令,包括复位,开始存储,开始读数,停止读数,PCM数据接收速率选择等,控制完成PCM数据的接收,发送和存储;其中,为确保指令接收的正确性,协议设定了帧头,帧尾,CRC校验和,并对收到的指令进行三判二(指令下发3次,当正确接收两次或者两次以上才能响应指令)的选择[8],有效地提高了指令的可靠性,防止设备接收错误指令后产生事故,造成损失。指令的帧结构如表1所示。

表1 指令或状态的帧结构

字节号意义说明10x5A帧头2～3指令段指令或状态4CRC校验字校验和50xFE帧尾

4 数据帧同步

本次设计中的传输介质为双绞线,长度大于60 m,电缆的分布电容C主要由于双绞线的两条平行导线产生,遥测信号在传输过程中的的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的LC低通滤波器[7]。信号的传输速率越高,传输距离越长,衰减情况越严重。

表2 PCM帧格式

1～240(子帧)12…231…233…1～64(副帧)12……6364555555555555AAAAAAAAAAAA………………5555555555SIDH………………5555555555SIDM………………1～240(子帧)235……2382392401～64(副帧)12……63645555555555SIDL………………………………01H02H……3FH40HEBEBEBEBEB1490909090906F

在PCM数据接收时,不需要在接收端口进行帧同步,直接将接收到的数据转存到FLASH存储单元中,在进行数据处理时通过控制FLASH,将PCM数据回传至上位机,根据发送数据的帧格式,修改上位机软件对于PCM同步码的设定和判别,即可解包任意类型的数据帧格式,灵活的适应不同类型的帧结构,提高了设备系统的通用性[6]。

图8 PCM数据测试数据

6 实验结果

地面测试设备将数据解码接收后储存至存储器中,当下发回读指令后,数据将从存储器回读至上位机,并实时显示数据;上位机通过帧计数的连续性和帧结束标志位判断接收到的数据是否有丢数和误码的现象。

经过反复实验验证,地面测试台设备系统接收到数据准确,稳定;实验截图如图8所示。

对380例非瓣膜病性房颤抗栓治疗的调查与分析……………………… 吴怡婷，张宇祯，薛 领，等（5·375）

图8中截取的数据为最后的14列数据,阴影部分为一个主帧的最后一个副帧,结束标志位146F。显然,符合PCM源的帧结构,未出现丢数和误码的情况,由此可见PCM高速数据解码接收具有高稳定性和可靠性,符合测试要求。为了验证环境因素对长线传输信号造成干扰后,接收到的PCM数据是否仍具备可靠性,对系统等效器及传输线路进行了高温60 ℃和低温-40 ℃的老练,温循,振动等实验。经过大量反复的测试,证明了该设计能够正确的接收、存储、回读数据,测试结果如图9所示。

四是学习专业书籍，全员共读共进。在专家培训的同时，金牛区教育局还用师资培训的专项经费购买了几千本的专业书籍，如《朗读手册》《帮助儿童爱上阅读》等，全区小学的语文教师、班主任和行政管理干部人手一本，共读共进。

图9 PCM数据测试分析结果

7 结束语

在遥测数据传输过程中,由于发射端和接收端时钟不同步,发送和接收过程也不可能正好同节拍造成接收多位(接收端频率高于发送端频率时)或少位(接收端频率低于发送端频率时),或者引起接收端在位与位交界(或位与位接缝)处接收数据,而引起接收错误[6]。因此,建立同步时钟是进行PCM码流解码的关键性问题,建立准确的时钟信号可以将转换后的TTL电平串行数据正确区分成一个个信号码元,从而实现位同步。

左岸高程600m以下为陡壁，地下水位略高于金沙江水位，埋深30m。岩体透水率总体上随埋深增加，透水率逐渐减小，且具有一定的分带性。岩体以弱透水为主，弱卸荷或弱风化岩体透水率一般大于5Lu，相对隔水层顶板埋深在67～100m。

参考文献:

[1] 冯伟昌,林玉池,何冬,等. 基于FPGA的双通道实时图像处理系统[J]. 传感技术学报,2010(8):1118-1122.

[2] 甄国涌,林华亮. 串行PCM码流解码电路设计与应用[J]. 航空计算技术,2005,35(1):79-81.

PCM接收电路与其他数字系统之间进行信号传送时,必然存在公共的接地端,经过长线传输,公共的接地端会有几十毫欧乃至更大的电阻存在,其形成的共地干扰将会影响FPGA的稳定工作;此外在PCM数据信号的跳变过程中,互相之间还存在着线间串扰以及其他系统的电磁辐射干扰[3]。若利用光耦的传输特性对电路进行隔离,既能实现切断供地关系,又可以顺利地传输信号,大大的提高了地面测试设备信号采集的抗干扰能力。

实现遥测数据接收后就要把串行数据采用VHDL语言转换为并行数据,采用一个8 bit的寄存器,完成8 bit数据的接收后,发送给8 K异步FIFO,将数据写入FIFO的低地址,在写时钟上升沿下写完一个8 bit后,写FIFO地址自动加1,当FIFO半满之后,从FIFO取数并进行后续的转存处理。

如果你想你的大学变成一场最精彩的变形计，如果你想四年之后邂逅一个全新的、更好的、更优秀的自己，那么，从现在开始珍惜你的大学生活，导演一场专属于自己的、华丽精彩的变形记吧！

[4] 李丹荣,王新第,杜维. 光电耦合器的实用技巧[J]. 自动化仪表,2003,24(6):58-61.

近年来，我国经济一直呈现出一种增长的趋势，但在发展过程中仍旧面临着多种难题。外部环境在不断地更新变化，出现了经济新常态的环境特征，银行业却没有随之得以更新与调整，使得银行业的发展遭遇到瓶颈。基于此，银行业需要顺应时代的变化，通过改革创新等措施来提升自身的服务质量，实现供给侧改革，加强服务实体经济的能力。

[5] 王玉田,史锦珊. 光纤传输LD推动系统的研究[J]. 传感技术学报,1990,3(2):17-22.

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[8] 周涛,李辉景,任勇峰,等. 长线422高速传输中的收发模块设计[J]. 科学技术与工程,2014,14(35):68.

郑 润(1992-),女,汉族,山西运城人,中北大学电子科学与技术专业研究生,研究方向为电子测试仪器与系统,2443683517@qq.com;

格式特征是指电子邮件中除开标题与正文的部分，格式特征由称呼语、敬语、署名和书写日期等组成。在研究中将格式特征划分为内模式与外模式两种特征，其中内模式指的是电子邮件中的称呼语、作者署名以及书写日期等除开正文之外的部分。而外模式指的是电子邮件中各段落出现的换行数，以及正文中出现的空格数。基于上述特点将格式特征划分为表2所示的5种。

甄国涌(1971-),男,山西阳泉人,教授,硕士生导师,主要从事测试系统集成技术与应用软件技术研究工作,zhen_gy0124@163.com。