第一篇：模块化和柔性化的机载数据记录系统设计的研究论文
数据记录系统在现代工业生产和航空航天事业中的需求日渐突出，伴随我国航空航天和遥感技术的飞速发展，高速大容量机载数据记录系统在航空航天领域中发挥重要作用，这也对机载设备和雷达遥测设备提出越来越高的要求.记录系统不仅要保证数据的可靠性和安全性，还要适应高速、低温、低压、高冲击的飞行环境.目前的数据记录系统能够满足机载环境，并具备微体积和微功耗的特点。
机载记录环境中，包括图像信号、视频信号、模拟信号、数字信号等多种数据类型的信号.当被测信号的通道个数或容量发生变化，例如增加被测信号的数据通道或某通道的数据容量变大时，记录系统无法满足要求，需要重新设计开发，这不仅增加工作量而且降低使用效率，记录系统不能灵活地适应实际中遇到的新问题.机载数据记录系统满足飞行试验中典型信号的记录，各通道的接口与存储模块分开设计，实现模块化管理，以插卡的形式与基板连接;在实现现有数据存储的基础上，提供扩展插槽，解决实测中因为被测信号的种类或容量发生变化时记录系统无法适应的问题，构建柔性化，习的系统，根据实际需要灵活扩展接口或存储模块，增强记录系统的灵活性和通用性.1柔性化系统构建
1.1机载数据记录要求
机载数据记录系统要求完整、准确、实时地采集和存储机载设备的关键数据.1.2柔性化系统的功能及组成记录系统将各路数据的接口模块和存储模块分开设计，接口模块由相对应存储模块上的FPUA控制启动工作，两者以插卡的形式与基板连接，构成独立的传输通道.各通道由基板的中央逻辑控制模块统筹规划，发送命令，完成数据的记录存储，通过上位机控制实现数据记录系统的启动、读数、擦除等操作.通过USB读数接口与上位机连接实现数据传输.在满足系统存储要求的基础上，数据记录系统提供一个通用型的接口扩展插槽以及与之对应的存储扩展插槽，存储扩展插槽的容量由插入的接口板确定.扩展插槽设计为通用型，集合现有接口模块和存储模块的控制信号，将所有的控制信号设计在插槽上，用户根据需求按照使用规范和通信协议，插入与现有模块接口信号一致的接口卡以及与之对应的存储板，实现更多通道的数据记录.柔性化系统的构建方法增强了记录系统使用的灵活性和通用性.另外，如果记录系统的数据容量或传输速率发生变化时，可以将现用存储板撤去替换为容量较大的存储板，此时的存储板在满足容量和速率要求的同时，要保持与原来接口板对应的控制信号和数据信号一致，才能保证通道的正常通信.柔性化的系统构建，需要在记录系统开始工作之前，对基板的各模块进行检测，确定系统中记录模块的个数，基板检测模块通过连接握手的方式，进行检测与判断.2模块化系统组成2.1存储模块
根据存储容量和存储速度要求，存储模块分为小容量存储和大容量存储两部分，小容量存储模块采用流水线操作即可满足要求，大容量存储模块采取流水线操作和并行扩展技术分别从横向和纵向实现存储要求.大容量存储单元采用16片K9WBU08U1M搭建4X4存储阵列，存储容量达到4X4X4=64UB.采用流水线技术，最大限度提高Flash芯片的存储速度，每组16UB存储单元的最快存储速率为40MB/s, 4组Flash并行操作速率理论上可达到160MB/ s，满足指标要求.在FPUA内部建立FIF模块实现数据缓存与位数转换.横向进行位扩展的4片Flash拥有相同的片选信号和不同的数据通道，扩展为32位数据线;纵向进行流水线操作的4片Flash拥有不同的片选信号和相同的数据通道.3系统测试与分析
3.1模块化测试与分析系统工作时，首先确认上位机与下位机接口线连接无误，然后上位机发送启动命令，进行初始化操作.初始化结束后基板发送信号进行检测，工作时基板作为中央逻辑控制单元控制各个模块，记录系统采用模块化设计，接口模块由存储板上的FPUA控制启动接收数据，并进行存储，事后回读分析RS422和模拟量的回读数据。模块化的管理方法，能够满足记录系统的存储要求，实现各通道的实时存储.3.2柔性化测试与分析
系统设计接口扩展插槽和存储扩展插槽，可根据需求插入接口板，将扩展的接口模块经内部转换设计为与己知接口模块具有相同控制信号的模块，插入对应存储板实现扩展功能.柔性化的构建，有利记录更多通道的数据，体现了记录系统的灵活性，使用便捷.3.3现场试验测试与分析
某次飞行试验中，对系统功能进行检验测试，事后进行回读分析，经上位机软件回读后的数.经过多次现场试验验证，将系统实测数据分析对比，验证了记录系统具有较高的可靠性.4结论
采用模块化和柔性化思想设计的以基板为中央逻辑控制的插槽式记录系统，满足机载设备数据源和容量的变化情况，增加扩展模块，使记录系统更具灵活性和通用性.系统满足机载设备的环境条件和要求指标，可靠性高、控制简单，适合容量大和实时性要求比较高的机载设备系统，同时柔性化的灵活设计可以进一步扩展到车辆、船舶等其他领域.
第二篇：故宫信息管理系统设计研究论文
摘要：针对当下故宫网页管理信息系统仿真性差、可交互性弱、数据二维等不足，本文提出一种基于Direct3D的信息管理系统，具体介绍了该信息管理系统设计与实现。该系统应用到三维平台中，能够实现三维场景交互，多种方式查询属性信息，真实、快速的展现故宫场景。
关键词：信息管理系统；Direct3D；拾取
1概述
故宫网页管理信息系统展示了故宫的基本属性信息，能够满足故宫游客基本的信息需求，以及相关工作人员工作协调。但其量测数据真实性差，交互性弱，且没有模型数据。随着信息技术的飞速发展，三维可视化已成为未来信息产业发展的必然方向。作为中国最具代表性的古建，更需要用现代技术的手段保存信息。本文提出一种基于Direct3D的信息管理系统，存储三维激光扫描数据、精细化建模模型，以及高像素影像数据，实现故宫场景的真实化虚拟。通过交互操作的方式入库数据，查询属性信息，并对数据进行有权限的维护，实现对故宫现有条件下高精度数据存储与管理。
2信息管理系统原理构建
信息管理系统，需要实现数据的录入，数据的交互查询，以及数据信息的维护。在本文中信息数据主要包含最原始数据：三维激光点云，高像素影像，建筑属性描述文档；中间处理后的数据有：精简、配准等处理完善的点云，贴图完成后的真彩色点云，点云构建三角网，以点云为基础利用应用软件构建精细模型数据。系统实现功能主要包括：数据的录入与有权限维护，数据处理；主要体现在数据的显示以及交互操作查询上。
2.1信息录入。三维激光扫描仪获取的故宫建筑精细点云、高像素相机获取的高清影像数据是故宫信息管理系统信息的最原始来源。点云构建点云模型，高清影像贴图点云模型构建真彩色点云模型和以点云模型为基础，用应用软件建造故宫建筑精细模型是该信息系统主要的信息来源。系统运行后，以界面响应的方式，通过OBJ网格数据读取模型，录入属性信息的字段以及导入图片信息。当原有的信息出现错误以及建筑信息更新的情形，则只需要重新录入数据，覆盖原有的数据就可实现数据更新。数据是通过表格存储，在提示既有权限验证的条件下，只保存一份数据，并能达到保护数据的目的。
2.2信息查询
2.2.1拾取原理。拾取是用户通过鼠标在屏幕上的单击行为来选中三维场景的某个对象的过程。在实现拾取过程中，需要完成以下工作：根据屏幕上鼠标点击的一点S，找到其对应的投影空间中的点Q，再将点Q变换到取景空间（viewspace）中为P点；计算出Eye经过点P发射出的一条射线的方程。把射线、物体变换到同一空间中。最后进行相交测试。如果相交，那么取与摄像机最近的相交点。射线-三角形相交判断主要包括：计算射线和三角形所在平面的交点；判断交点是否在三角形内部。常用判断方法有：面积法、内角和法、重心坐标法。
2.2.2查询方式。系统基于Direct3D，应用Windows窗口程序搭建框架实现。在数据库中建立对应表格。建筑属性表格包含名字、建筑等级、建筑所在区域、建筑构件使用彩色样式、该建筑中存放珍品字段，用以描述该建筑特性。而建筑隔间表格则包含面积大小、区域功能、特殊注释字段，用以描述建筑隔间特性。同时，在拾取中，通过利用新建弹出框，显示建筑的特色摄影照片，以及当下建筑的详细信息。本文中实现三种方式查询，一是通过建立数据库树节点，点击数据库节点拾取；二是通过屏幕点击，利用射线相交法拾取。三是通过输入建筑名字，以文字做关键字查询。在建筑结构中ID为链接关键点。（1）新建数据库以单个建筑为独立单元。点击数据库节点，获取对应建筑的ID，从数据库中读取数据，进行绘制，从而显示。（2）通过界面拾取，交互获取到建筑数据结构，通过ID读取数据，进行绘制。（3）建筑物数据结构中，名字同样是独一无二的。输入名字，查询到对应建筑物数据结构，获取正确ID，从而获取数据。
3结论
本文提出基于Direct3D的信息管理系统，融合与故宫精细建模平台上，实现了对故宫现有精细化数据的存储、管理，以及可视化交互展现。实现快速、虚拟现实程度高、可靠性好。
3.1系统基于Direct3D图形绘制API，应用GPU可编程管线技术，实现对故宫精细建模模型、大数据点云实时绘制，实现高程度真实化渲染。
3.2系统设计多种方式查询属性信息，便于交互操作。
3.3以此为基础，可以应用于其他古建，进行数据管理。在古建信息存储管理、在旅游开发上，可以开发更多交互应用，实现现代模式的旅游。且以此原理为基础，构建虚拟现实的场景，开发游戏以及锻炼人的脑力等三维真实化项目具有很好的着力点。
参考文献
[1]姚莉，高瞻等.3D图形编程基础-基于DirectX11[M].北京：清华大学出版社，2012.[2]张惠,傅瑶,PascalHaigron,罗立民.基于场景分析的交互式漫游[J].东南大学学报(自然科学版)，2001(02)
[3]黄明，彭苏萍等.GIS、SMS/GPRS的环境监测系统设计与实现[J].哈尔滨工程大学学报，2008,29（1）：749-754.[4]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学（F辑：信息科学），2009，39（1）：2-46.[5]付昕乐，王晏明，黄明.基于GPU的点云拾取[J].测绘通报，2013，S1：54-58.[6]夏红霞，刘春燕等.基于Direct3D的虚拟三维场景漫游系统实现[J].科技信息（科学教研），2007,19:53-54.[7]邓辉宇，缪治.三维视景仿真中的主辅式多视口结构及其实现[J].指挥控制与仿真，2007,29（3）:108-113.[8]胡最，陈影.鹰眼导航功能的原理与实现[J].衡阳师范学院学报，2009,30（6）：122-124.[9]侯春华.鹰眼导航功能在矿山地理信息系统中的实现过程[J].现代矿业，2012,12:42-43.[10]郑欣淼.多维视域中的故宫学[J].华中师范大学学报（人文社会科学版），2014,53（5）：109-117.
第三篇：企业IT资产管理系统设计研究论文
如今我国的信息技术处于迅猛发展的阶段,企业业务与IT系统的融合也越来越密切,许多的大型企业都是依靠计算机的管理程序进行企业管理。伴随着企业管理日益信息化的发展进程,越来越多的信息设备被引进和利用,IT资产也成为企业的重要资产组成部分。企业IT资产主要是指企业中能够为企业创造价值、带来收益的硬件、软件和信息资产。采用IT资产管理系统对企业进行信息化的管理可为企业节省大量的时间、人力和物力,在企业的业务成本、运行与管理和工作效率各方面都发挥着十分重要的作用。但是面对日益激烈的市场竞争,对企业对IT系统的要求上升到新的高度,更加追求IT系统的可用性、可靠性和安全稳定性。可是企业IT资产系统存在统计成本高,更新管理和信息跟踪难的问题,且要求管理人员在资产安装、使用、变更、报废回收的整个资产生命周期中都能完成科学合理的管理工作,又是对管理人员自身技术能力的一大挑战。因此进行企业IT资产管理的优化,使其能够更好地为企业服务是企业管理人员首要考虑与解决的问题。
1IT资产和IT资产管理的特点
IT是InformationTechnology的简称,即信息技术,IT资产简单的讲就是信息技术个人或集体所属的资源,具体可分成实物资产,软件资产和信息资产等。实物资产,即硬件,它的特点是属于固定资产,易磨损,更新速度快,且更新成本高;软件资产的特点是属于无形资产,企业购买的只是软件的使用权,并可升级可复制;信息资产的特点是可复制性和依赖性。企业的IT资产管理系统是指以个人计算机为基础的综合资产管理系统,是将从企业中日益增多的个人计算机、各种信息产品、工具、备品、租借品等IT资产的信息通过数据库进行的一体化管理。使用IT资产管理系统可有效降低成本和自动化资产生命周期,帮助企业更好的了解资产成本、风险和合同,从而做出更为明智的决策。与IT资产的各个特点相对应的IT资产管理的特点有企业IT实物资产的管理是实物资产全生命周期的管理,是异构系统集成的管理;对软件资产的管理是许可证管理、补丁管理、升级管理;对信息资产的管理是对信息要求、获取、服务与退出的全生命周期的管理,包括信息的检索、备份、复制和存储。IT资产管理人员对企业IT资产管理系统的设计要立足于IT资产与IT资产管理的特点,进行有针对性的设计。
2现阶段我国企业IT资产管理系统的发展现状
尽管在我国现阶段,企业业务与IT系统已经相当融合,IT系统在帮助企业降低成本,提高效率方面做出了杰出的贡献,但是其中仍然存在着诸多的问题,第一,IT资产统计成本高,企业需要经常统计企业内部各个部门的IT资产情况,且每进行一次统计都要消耗大量的人力、物力和财力。第二,IT资产更新管理难,企业中IT资产的转移、维修、报废、升级等都会对IT资产信息的统计造成很大的麻烦。第三,IT资产信息跟踪难,IT资产数量过于庞大,内容也相当复杂,而且信息的更新速度十分快,这让企业对IT资产信息的跟踪工作难度加大。第四,IT资产效用评估难,IT资产的效益回报都是以隐性服务效益为主的,对它的效用评估很难有一个清晰具体的把握。如何对IT资产的整个生产周期进行科学有效的管理是每一个管理工作者面临的挑战。在进行对企业的IT资产管理系统的设计时需要充分考虑到当前的发展问题,以做到研发最有价值最贴切实际的企业IT资产管理系统。
3企业IT资产管理系统设计思想及系统需求
企业IT资产管理系统是集管理与服务为一身的系统,对它的设计应该致力于令它满足企业对它的实际需求,即要求企业的IT资产管理系统能够正确管理企业内部各个部门及相应职员的详细信息;能够根据用户的不同身份采取不同的管理手段,为用户提供相适应的权限;能够对系统功能的增删改查进行实时控制;能够及时收集资产迁移等变动信息,并提供详细准确的资产使用情况报告;能够提供相应的系统安全管理,用户登陆和相应的安全验证管理;能够为管理部门的工作决策提供数据支持等等,总之设计企业IT资产管理系统的最终目标是利用该系统实现企业IT资产管理的信息化,帮助企业降低成本,防范风险,以提高工作效益。另外对企业IT资产管理系统的设计还需要注意以下几点:第一,对系统的设计应力求操作的简便,使每一个员工都能进行正确的操作。第二,要将系统中的数据格式相统一,使企业各个部门之间的各种数据得以标准化,这样的话方便企业内部的合作,有利于达成数据的一致和成果的共享。第三,要保证系统的稳定性,这是保障整个企业的工作可以顺利进行的关键。第四,对企业IT资产管理系统的设计要注意系统的发展环节,要为系统日后的更新升级留有充足的余地。
4企业IT资产管理系统的功能模块
企业IT资产管理系统的功能模块主要指的是设备管理模块,配件管理模块,软件管理模块,耗材管理模块和服务管理模块五大模块。对企业IT资产管理系统的设计对这五大模块的建设都有相对应的建设目标。分别是:在IT资产设备入库时,建立相对应的基本档案,记录设备的基本信息、配件、软件和历史台账等信息,并对设备管理的常用工作提供软件支持,当设备资产被员工使用时,还需对员工的基本信息进行备案;建立软件档案卡,对软件的介质、使用台账、使用人情况等信息进行详细记录;做好耗材的登记、领用和库存的管理工作,提供零库存查询功能;对服务合同进行管理,记录服务合同的基本信息和历史台账信息。除此之外,还有对企业内员工的管理工作,对每个报障事件的管理服务工作,对操作本系统的用户进行操作管理等等。简单的讲,对企业IT资产管理系统的设计工作主要要做到对IT资产信息的集中管理、分类归档管理和全面的查询统计。
5企业IT资产管理系统的总体设计
5.1系统管理模式设计
IT资产在进入企业内部之时都要事先进行档案卡的设备,将IT资产的流动过程和维修过程都一一纳入档案卡之中。档案卡中的数据应分为动态数据、静态数据和配置数据三种,分别记录档案卡的流转记录;类别、名称、厂家、登记人、ID、价格、入库时间、资产所属等信息;配属零配件的信息。
5.2系统功能的设计
软件、设备、配件、耗材、服务、系统、报表等八项管理内容共同组成了管理系统设计的重要内容。具体来说,设备记录、领取、查询等相关硬件的管理都属于设备管理的范畴,而进行设备管理的第一步就是工作人员要对相关设备进行入库登记,只有经过入库登记的硬件设备才能够按规定领取使用。在具体的管理过程中,需要注意下面几个原则:第一,通常情况下,入库的新设备都将被默认为“已入库可用”状态;第二,更改入库设备状态时,只有“已入库不可用”和“已入库可用”两种情况下选择;第三,领用、外借以及等待处理是设备出库仅有的三种装填,其中等待处理状态的设备可对其进行相关处理,标记“已入库可用”状态的设备能够进行外借和领用处理;第四,在“报废”功能中对相关设备进行一定的修改、增加,同时将报废配件状态设置为“已处置”,且在处置原因一栏中填明是报废;第五,对配件进行相关的管理和设计时,主要是有效实现对配件的入库登记、领取、处置以及归还等作用,并将这几个作用前后有机联系起来,从而形成一套完整的配件管理体系;第六,对设备进行管理时,还需要注意的是,对那些已经删除的配件要标记“已入库状态”,且能够领用。在对设备进行报废处理时,可以直接进入配件中的“已处置状态”,此时的配件将不可以做领用处理。在管理耗材时同样需要重复上述的方法,将入库登记、申领等作用有机联系起来,从而形成一套完整的、科学的耗材管理制度。在对耗材管理进行设计的过程中,可分别对耗材设置“已入库”、“已领用”、“可领用”、“不能领用”等四种状态。管理服务合同可具体分为两个方面,即外包服务和附属服务,其中设备的维护、网络运行以及应急支持等服务属于外包服务。而合同中规定的采购服务则属于附属服务,与硬件、软件、配件以及耗材等是相互对应的。软件管理指的是对软件进行登记、查询、领用以及归还等相关的管理,其也同样具有四种状态,即“待入库”、“已入库”、“已领用”、“已处置”。管理工作日志指的是记录每项服务的内容以及提供“服务人”、“服务时间”、“服务客户”等方面的查询服务。管理报表统计指的是依据相关的查询条件,寻找最符合条件的记录结果集合,以便用户实现对IT固定资产的统计与管理。管理系统指的是系统管理人员有效实现对组织架构、角色、用户以及相关权限的有效管理。
5.3技术构架设计
该文所重点分析的技术构架是三层技术构架,总体分成系统平台、支撑平台和应用平台三大部分,其中系统平台主要是业务办公信息处理的平台,在进行平台设计时要应采用多层应用体系结构和模块化的设计方法进行设计,充分保障系统开放性、先进性、可扩展性和跨平台性优势的发挥。应用平台是WEB应用系统提供给用户的统一的操作平台,对应用平台进行设计时需建设和完善业务处理模块,并提供对其他业务系统之间的数据交换接口。所谓的支撑平台指的是运用组件的形式为事务处理能力提供专项服务,并通过该平台可有效实现为用户提供各种服务的功能,且为网络通讯以及数据库的读取提供一定的组件和接口。
6企业IT资产管理系统的实现
根据系统功能、IT资产管理系统分为设备管理、配件管理、耗材管理和报表统计等模块。企业IT资产管理系统的实现也主要是指这六大模块功能的实现。设备管理的功能在于对所有设备的登记、领用、归还、处置、档案卡、整合、拆分、查询、打印,设备登记环节包括设备登记、设备修改、设备删除和设备入库。对设备入库的管理主要是对入库设备设置为可用或不可用,对于不可用的设备、不发生领用归还等操作。设备领用是指完成员工做设备的领用登记工作,主要登记更改设备状态、增加设备领用的流转信息、增加设备所携带配件的流转信息。其他的设计工作还包括设备使用人变更、设备归还、增加和更改配件以及样本维护。软件管理实现是指实现软件管理对全公司所有软件的登记、领用、归还、处置、档案卡、查询、打印等功能,具体的要求与设备管理相同。服务合同管理的实现主要是实现资产维修管理功能,并实现所有服务登记、档案卡、打印、查询等管理功能主要包括资产维修、维修登记、档案卡三部分。对配件管理的实现是指实现所有配件的登记、领用、归还、档案卡、查询等管理功能,主要包括配件登记、配件领用、配件归还和档案卡四部分。对耗材管理的实现也主要指的是企业内所有耗材的登记、领用查询、打印等管理功能,主要包括耗材登记、耗材领用和耗材统计三方面。报表统计的实现是将所有的IT资产信息化的过程,要求做到按时间、职能部门、品牌对设备进行统计;按时间、职能部门对软件进行统计;按时间、职能部门对配件进行统计;按时间、职能部门对耗材进行统计,并且报表统计还支持组合查询和复杂条件查询。对工作日志管理的实现主要是维护设备、软件、配件以及耗材的类别信息,而类别管理主要分为类别添加、类别修改和类别删除。
7结语
该文对企业IT资产管理系统的特点、发展现状以及对企业IT资产管理系统设计的思路与需求,具体的设计与实现进行了详细的分析。对日后我国企业管理的信息化发展提供了一定的借鉴依据,对促进企业IT资产管理系统的进一步完善有着十分重要的意义。
第四篇：基于USB的数据采集系统的研究与设计--总结
基于 USB 的数据采集系统的研究与设计
目前，市场上有几百种 USB 设备，包括 USB 集线器、打印机、扫描仪器、存储器、数码相机和调制解调设备等。在数据采集系统中应用 USB2.0 接口总线，首先计算机系统要支持 USB2.0 协议。目前计算机几乎都支持 USB1.1 协议，如果支持 USB2.0 协议，那么系统的 USB 主机就必须包含USB2.0 根集线器，用于给系统提供一个或多个设备端口；同时，系统还必须安装相应的驱动程序。
USB总线的物理连接和电气特性
USB数据传输采用四根电缆，其中两根（D+、D-）是用来传送数据的串行通道，另两根（VBUS、GND）是符合标准的电源线，为下游的USB设备提供电源。其中，D+、D-是串行数据通信线，它支持两种数据传输速率，对于高速外设，USB以全速 12Mbps或高速 480Mbps传输数据；对于低速外设，USB则以 1.5Mbps的传输速率传输数据。USB总线会根据外设情况在不同的传输模式中自动地转换。VBUS通常是+5V电源，GND是地线。
USB 的电源
USB 的电源主要包括两方面：
电源分配：即 USB 的设备如何通过 USB 总线获得主机提供的电源； 电源管理：即通过电源管理系统，USB 的系统软件和设备如何与主机协调工作。
（1）电源分配
每段 USB 都在电缆上提供了数量有限的电源。主机向与它直接相连的 USB 设备提供电源，并且每个 USB 设备都有自己的电源。那些完全依靠电缆提供能源的设备称作“总线功能”设备。相反，那些有
另外电源的设备称作“自供电”设备。而且，集线器也可为连接在它上面的 USB 设备提供电源。
（2）电源管理
USB 主机与 USB 系统有相互独立的电源管理系统。USB 的系统软件和主机的电源管理系统相互作用，处理系统的电源事件，如挂起和恢复等。另外，USB 设备还有额外的功耗管理特性，允许软件对他们进行功耗管理。USB 总线拓扑结构
USB将USB设备和USB主机连接在一起。USB的物理互连是一个分层的星形拓扑结构，集线器在每个星形的中心。每段线路都是主机与集线器或功能设备之间，或者集线器与另一个集线器或功能设备之间的点对点连接 USB通信流
USB 在主机的软件和 USB 功能设备之间提供了通信服务。功能设备根据不同的客户软件与功能设备的相互作用对通信流有不同的要求。通过将 USB 功能设备的各种通信流分离，USB 能更好地全面利用总线。通信流利用总线访问来完成主机和功能设备之间的通信。通信流在设备的端点中止，设备的端点可以
识别所有通信流。
USB 逻辑设备对 USB 系统来说是一个端点的集合。接口是端点聚集而成的端点集，是功能设备的体现。USB 系统软件用默认的控制管道管理设备。客户软件用管道束（与端点集相关）来管理接口。客户软件要求数据通过USB在主机上的缓冲区和USB设备上的端点之间移动。而在 USB 上移动之前，由主机控制器（或者 USB 设备，由传输方向决定）将数据进行封装。当总线访问是在 USB 上移动数据包时，主机控制器也协同操作。
设备端点（Device Endpoint）
端点是 USB 设备唯一可识别的部分，是主机和设备间通信流的终点，每个 USB 逻辑设备都由独立端点集（这个集合就是接口）组成。当设备连接时，系统为每个逻辑设备分配了唯一的地址，设备的每个端点在设计时就给定了一个由设备决定的唯一的标识符—端点号。每个端点都有由设备决定的数据流方向。设备地址、端点号和方向的组合允许唯一指定一个端点，每个端点都单一的连接，支持一个方向的数据流输入（从设备到主机）或输出（从主机到设备）。
管道
USB管道是设备端点和主机软件之间的联系。管道可以通过存储器的缓冲区在主机软件与设备端点
之间传输数据。有两种相互独立的管道通信模式：
1.流：在管道中传输的数据没有 USB 定义的结构。
2.消息：在管道中传输的数据有某些 USB 定义的结构，只能用于控制传输。
帧和微帧（Frames and Microframes）
USB 工作在全速/低速状态时，主机控制器每隔 1 毫秒发送一帧数据；而工作在高速状态时，主机控制器每隔 125 微秒就发送一帧数据。一帧（或微帧）数据可包含几种事务。USB 数据传输类型是从 USB 系统软件的管理角度来描述的。传输（Transfer）是指在客户软件和它的功能模块之间的一个或多个信息传输的总线事务。传输类型决定于客户软件和它的功能模块之间的数据流特性。USB 定义了 4 种传输类型，以满足在总线上进行不同类型的数据的传输需要。
USB数据传输类型
批量传输用于传输突发的大量的数据，全速模式时以 8，16，32 或 64 字节（高速模式时是 512 字节）的信息包传送。由于对出错的数据自动的进行重发，批量数据可确保无误发送。
控制传输至少有两个阶段：建立阶段和状态阶段。控制传输也可以根据不同的情况选择是否需要在建立阶段和状态阶段包含一个数据阶段。
中断传输主要用于定时查询设备是否有中断数据要传输，是一种主机定时侦听设备。设备的端点
模式器的结构决定了它的查询频率，在 1-255ms 之间。中断传输在高速时的数据载荷可达 1023 字节，在全速时的载荷量小于 64 字节。中断传输主要应用于键盘、操纵杆和鼠。
同步传输用于保证时间优先的数据流，如音频和视频数据流，传输的时间对于数据来说是非常必要的条件，在全速模式时，一个同步包包含 1023 字节；在高速模式时，一个同步包包含 1024 字节。
数据采集系统的硬件
数据采集系统在总体上分为硬件和软件两大部分。数据采集系统的硬件部分
主要包括芯片的选择、数据采集和传输电路以及电源转换电路等。数据采集系统的软件部分主要由三部分组成：USB 固件程序(Firmware)、USB 设备驱动程序以及应用程序；三部分程序之间相互协作来完成整个采集系统的功能。
USB芯片选择
目前 USB 芯片大致分为 5 大类型：
1）单独运作的 USB 接口芯片；
2）内含 USB 单元的微处理器（MPU）；
3）特定的接口转芯片，如 USB 转 RS-232 或 USB 转 ATA/ATAPI 等；
4）PC 端或主机端的 USB 控制器；
模数转换芯片的选择
目前，随着数据采集应用的日益普遍，为了满足不同场合和分辨率的要求，模数转换芯片也是种类繁多。选择 A/D 转换芯片需要考虑器件本身的性能和具体的应用要求。选择 A/D 转换芯片要考虑一些参数指标，如芯片精度、芯片的转换速度和芯片的转换量程等。
1)精度：与系统测量的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。常见的 AD 器件有 8 位，10 位，12 位，14 位，16 位等。
2)速度：应根据输入信号的最高频率来确定，保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。
3)模拟信号类型：通常 AD 器件的模拟输入信号都是电压信号，而 DA 器件输出的模拟信号有电压和电流两种。
为了匹配 USB2.0 的高速传输特性，满足广泛的实际需要，本设计选用的是采样速度快、分辨率高的 A/D 转换器 MAX125。
数据采集系统的固件程序设计
固件程序主要负责完成两项任务：一是作为驻留在设备中的内部应用程序，响应主机的列举请求，实现配置设备并将设备的配置信息(如支持哪些传输类型和端点)告知主机，进而为主机和设备之间进行数据通信做好准备工作：二是作为整个设备的控制中心，根据用户应用系统的特定要求，实现对外围设备的具体控制。USB控制器芯片借助CPU执行固件程序来控制芯片的活动，以实现数据传输功能。固件的设计就是使在USB总线上的传输能获得快速的、有效的数据传输速度。它的操作方式与硬件联系紧密，包括USB设备的连接、列举、重列举、USB协议和中断处理等。
列举和重列举
列举和重列举是 USB 设备的一个非常重要的机制。是在初始阶段必须经历的阶段，只有这两个过程成功的完成，USB 设备才可能实现系统中设计的功能，否则，设备只能是一个主机不能识别的最原始的设备，或者是功能不完全的设备。
设备端点的配置
端点配置是在TD_Init()函数中实现的。USB数据通过端点缓冲区进入FX2 和从FX2 中取出。为了保证 480Mb/s高速的传输速率，外部逻辑经常在没有FX2 内嵌的CPU参与的情况下，直接与端点FIFO交换数据。USB设备启动时，要配置端点使它获得足够的带宽和FIFO深度，使数据传输更加平稳和高速。
当应用程序要求CPU处理外部逻辑和USB之间的数据流时（或者根本就没有连接外部逻辑时），固件可以将端点缓冲区作为RAM块或（使用特定的自动增量指针）FIFO访问。
设备驱动程序的组成驱动程序是一些例程的集合，它们被动的存在，等待主机系统软件（PnP管理器、I/O管理器、电源管理器等）来调用或激活它们。WDM驱动程序的功能模块基本由五个部分组成:入口例程，即插即用例程，分发例程，电源管理例程和卸载例程。
1.入口例程：处理驱动程序的初始化；
2.即插即用例程：处理 PnP 设备的添加，删除和停止；
3.分发例程：处理用户应用程序发出的各种 I/O 请求；
4.电源管理例程：处理电源管理请求；
5.卸载例程：处理驱动程序的卸载。
USB 设备驱动程序的开发
目前，用于开发设备驱动程序的工具大概有以下几种：
1.直接使用Windows DDK：这种方法开发难度大，而且有很多烦琐的工作要作，大部分都是通用的基础性的工作，但是，使用这种方法，需要对WDM驱动程序的整体结构有一个很好的认识和把握。
2.使用Driver studio：工具难度会低一些，工具软件己经作了很多基础性的工作。也封装了一些细节，使用者只需要专心去执行需要的操作。但由于封装的问题，可能会带来一些bug，有可能导致项目的失败。
3.使用Win Driver：几乎没有难度(从开发驱动的角度)。很容易，但只能开发硬件相关的驱动，事实上所写的只是定制和调用了它提供的通用驱动而已，工作效率不是很高。但开发花费的时间很少。
第五篇：微带天线的微型化和宽频化设计研究
微带天线的微型化和宽频化设计研究
摘 要：介绍了微带天线的涵义与特点，阐述了微带天线的分析方法，在此基础上进行了微带天线的微型化和宽频化优化设计，并探讨了微带无线的参数影响。
关键词：微带天线；微型化；宽频化前言
我国通讯行业在经济发展的过程中得到了高速的发展，而在与之相关的无线设备中，天线以其重要的地位与作用得到我们逐渐的重视。当天线用于接收装置时，其能够有效地获取空间里相应的电磁波能量，同时把这些能量通过一定的装置转换成时变电流。而当天线用于发射装置时，其能够把时变电流又转换成电磁波，进而向空间发射。所以，天线对于通讯系统来说，发挥着极为关键的作用。现阶段，各个领域内均开始逐步的应用无线通讯技术，而且不同领域所涉及的相关标准也存在一定的差异，使天线装置对于自身性能的要求不断提升，应可以进行多频段的通讯，并满足多类型的标准要求。微带天线的涵义
所谓的微带天线指的是将导体薄片置于相应的介质基片之上，同时基片应包含有相应的导体接地板。微带天线是通过微带线构造来完成馈电作业。相应的电磁波信号能够在贴片以及接电板间形成相应的电磁场，然后经由贴片和接地板之间所存在的空隙完成对外的信号辐射。所以，我们有时也将其看成是缝隙型馈电模式。同时，基片一般情况下其厚度远小于其所发射的波长值，所以微带天线被归类为一维小型的天线类型。微带天线的特点和不足
微带天线目前在我国的多个行业中均已被大量的使用，尤其是我国的飞行器制造与便携装置领域里。和一般的微波天线比较，其自身具有相对多的参数，并且能够被设计成各种的外观与大小。
但是，微带天线也存在一定的不足，其表现如下：
（1）自身的带宽有限，目前也研究了很多的修订技术。
（2）具有相对大的损耗，导致自身的工作效率不高，尤其是行波微带天线，其存在着相对大的损耗问题。
（3）单独的微带天线不具备较大的功率。
（4）微带天线所采用的基片材料会对其性能有很大的作用，受到相关技术以及工艺的约束，在大批的基片制造过程中，其不能保持很好的均匀性以及一致性，从而制约了微带天线的性能充分发挥。微带天线的分析方法
4.1 传输线模型
传输线模型相对来说非常的简便，同时也较为适用于工程领域中。在此模型中，把贴片微带天线当作沿着横向排列的、无差异性的传输线谐振器，而且信号的辐射主要通过开路端位置处的边缘场来完成。在此模型中所涉及的相关方法相对简便，也无需太大的计算量，同时具有很好的直观性。
不过采用这种模型其自身依然存在一些缺点：
（1）仅可使用在矩形微带天线中，如果换做其他的形状就无法正常的应用。
（2）由于此模型属一维构造，所以，如果馈电所在的点位于波垂直改变的方位时，其阻抗是一定的。
基于以上的不足，相关人员也进行不断的优化，例如引进了部分波分析的理论等，以对其进行进一步的完善。
4.2 空腔模型
在上世纪的八十年代初期，学者Y.T.Lo等人构建了空腔模型，并得到了逐步的发展。此模型是在薄微带天线的相关设想基础之上，把贴片以及接地板所形成的空隙当成为周围是磁壁，而上部和下部是电壁的一种谐振空腔。这种模型拥有更为广阔的使用前景，同时将高次膜引入其中，使得计算出的阻抗线也变得更加的准确，还在一定程度上缩减了计算工作量，更加符合工程应用的实际要求。不过，此模型依然要做一定的修订，才可以获取相对精准的数据与架构。在此模型中，我们将腔的内场看成二维的构造，如果所采取的基片相对较薄时，此模型还是适宜的。不过要是采取的基片相对较厚时，就会有较大的误差存在。此模型在大多的条件下是能够使用的，不过如果涉及到毫米的波段则应当按照实际情况再做分析。
4.3 全波模型
不管传输线模型或者空腔模型均未将和基片垂直方位中所发生的一些变化纳入其中，如果说使用的基片相对厚度不大，那么所采用的简化模带来的相对误差就较小。不过，如果其厚度到某一程度之后，那么简化模型所呈现的结果相对误差就会较大，而全波模型则和上上述的模型所采用的理论依据有所差异，其研究相对开放的空间结构。所以，所涉及的基础依据较为精准与严格。全波模型具有更加精准、整体以及适用面广的特点。但是，全波模型所涉及的技算量相对较大，也较为复杂。微带天线的微型化和宽频化优化设计
5.1 结构以及仿真结果分析
以以往的方形微带贴片作为基础，在其相应的非辐射边上进行相应的开缝处理，让其TM11以及TM02这两种模式所拥有的谐振频率逐步的一致，使得其自身的宽带得以有效地扩展。并且，在其接地板的位置设置相应的“十字缝”，让电流经由此原件时的路径有所延伸，进而提高了元件的等效电长度，达到节约微带天线空间占有量的目的。其改造之后的示意图如图1所示。
其中基片的型号为FR-4，尺寸大小为La=35.0mm，厚度大小为X=1.6mm，贴片的尺寸是L=24.0mm，所涉及到缝宽度值为S=0.53mm，长度值为d=21.30mm，相应的馈电点分别是X=4.3mm以及Y=9.0mm。在对优化之后的微的微带无线进行仿真模拟，可得出其SII图，如图2所示。
在上图中我们能得到，此微带天线具有的中心频率是2.2GHz，所具有的绝对带宽只是150MHz，相对带宽值是6.8%。并且，对优化后的微带无线天线进行增益频率的测试，发现其所涉及的增益相对要低。之所以会出现这样的效果，在很大程度上受益于所使用的基片为损耗性质的。将优化之后的微带天线与优化之前的微带天线进行仿真对比，可以发现：传统微带天线所采用的贴片尺寸大小为L=31.3mm，其相对带宽是2.1%。就占用空间来说，其尺寸面积就节约了41%以上的空间，而且带宽也较之前的扩大了3倍以上。
5.2 微带无线的参数影响分析
5.2.1 缝长参数的影响分析
在仿真的过程中，采取不同的缝长进行模拟实验。经过实验得出：再开缝程度不断减小过程中，其谐振频率均向高频化的趋势偏移。在进行多个缝长的模拟之后，得出大缝长为21.30mm时，所得到的效果较好。
5.2.2 馈电点位置的影响分析
在假定馈电点位置坐标Y值固定的前提下，对其对应X值进行仿真模拟。得出：馈电点在不同的位置处，会对天线产生非常大的作用。并得出当X值为4.3mm时，其频率可以得到最佳的匹配效果。结语
目前，无线通讯技术得到迅猛的发展。而在其进行数据输送的过程中，天线发挥着非常关键的作用。由于微带天线具有相对小的成本投入，同时拥有丰富的功能性，也能够和电路集成生产。因此，被逐步的应用在卫星通讯、空间科学等多个领域。对微带无线进行微型化及宽频华的优化研究，可以更大程度上改善其具有的功能及实用性，也定会使其获得更加广泛的应用。
点击咨询 