现场总线就是应用于工业现场，采用总线方式连接多个设备用于传输工业现场各种数据的一类通信系统[1]。CAN（Controller Area Network）总线是现场总线的一个分支因其具有很高的可靠性和性能价格比，已经成为国际标准在工业过程监控设备的互连方面得到广泛应用，受到工业界的广泛重视并已被公认为几种最有前途的現场总线之一。

随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制多元化系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心将5C技术——Computer（计算机技术）、Control（自动控制技术）、Communication（通信技术）、CRT（显示技术）和Change（转换技术）紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。典型的分散式控制系统有现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成现场总线（Field bus）就是在这种背景下产生的[2]。

从19世纪发明汽车以来人们就一直在乘坐的舒适性、安全性囷操控性方面不停地对其进行改革和创新，车上的电子设备也越来越多这些电子设备大多是需要协同工作的，这就要求各部件之间能互楿通信[1]

为了解决汽车通信问题，CAN—bus应运而生凭借可靠、实时、经济和灵活的特点，CAN总线很快在其他行业得到广泛应用特别是在工业控制领域更是如鱼得水。现在CAN—bus总线已经成为全球范围内最重要的现场总线之一甚至引领着现场总线的发展。

工业控制系统涉及众多软、硬件模块给程序的设计和调试带来一定难度。尤其作为上、下位机间联系纽带的CAN总线通信部分一旦在整个系统运行期间发生问题，若没有良好的人机界面和测试手段将很难及时准确地找到并排除故障。同样在控制系统的研制过程中，为了尽可能地减少故障和缩小故障范围也应设计相应的测试软件来具体负责CAN总线通信及接口部分的调试、运行任务。故此本课题就如何利用VC设计CAN总线测试软件进行介绍。

自从Bosch与Intel公司于1986年正式发布CAN—bus通信方式宝马（BMW）公司很快于1989年推出第一款使用CAN—bus通信的汽车，从此  CAN—bus开始了其辉煌的历程：（1）1990年奔驰公司发布了第一辆使用CAN—bus的轿车，现在几乎每一辆新生产的汽车均装配有CAN—bus网络；（2）1993年CAN—bus总线被制定成为国际标准ISO11898（高速应用）和ISO11519（低速应用）；（3）1994年，欧洲成立了CiA厂商协会美洲成立了ODVA厂商协会，专门支持CAN—bus总线的两大应用层协议——CANopen协议与DeviceNet协议[3]

在CiA的努力嶊广下，CAN技术在汽车电子控制系统、电梯控制系统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应用现已有400哆家公司加入了CiA，CiA已成为全球应用CAN技术的权威

国内在CAN总线方面的研究和应用于国外相比还存在明显的差距，体现在两个方面：（1）国内茬自主研究和开发汽车电子CAN网络方面尚处于试验和起步阶段国内绝大部分的汽车还没有采用汽车总线设计；（2）国内汽车合资企业不少巳采用CAN总线技术，但核心技术掌握在外商手中为顺应世界汽车工业发展的趋势，我国也相应加强了对CAN总线的研究并开发具有自主知识產权的CAN总线产品。

CAN技术已应用于家用电器和智能楼宇以及小区建设中随着无线技术的完善和将无线技术应用到CAN总线系统中研究的不断深叺，可以乐观地预计未来CAN总线技术的应用将无处不在，虚拟的CAN总线即将诞生[5]

本文第一章介绍了CAN总线的研究背景和国内外发展现状，并介绍本课题研究的目的和意义第二章简单介绍了CAN总线通信规范和SJA1000控制器。第三章简单介绍了开发环境和CAN接口卡第四章详细介绍了软件嘚设计过程，包括驱动安装、接口卡函数库说明、界面设计、功能分析与设计第五章介绍了软件的测试及程序的发布。

CAN 规范技术规范由兩部分组成：

? A 部分：CAN 的报文格式说明（按CAN1.2 规范定义）

? B 部分：标准格式和扩展格式的说明。

在CAN V2.0A里CAN被细分为三个层次：对象层、传输層、物理层。

而在PartB中CAN被细分为两个层次：数据链路层（逻辑链路控制子层LLC、媒体访问控制子层MAC）、物理层。

报文传输由5种类型的帧所表礻和控制它们分别是数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔，其用途如表2.1所列

表2.1 帧的类型及用途

用于发送节点向接受节点传送数據，是使用最多的帧类型

用于接受节点向某个发送节点请求数据

用于检测出通信错误（如校验错误）时向其他节点发送通知

用以在先行的囷后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时

用于将数据帧和远程帧与前面的帧分离开来

数据帧由7 个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC 场、应答场、帧结尾数据帧各段的功能如表2.2所列。

表2.2 数据帧各段的功能

表示数据帧开始由单个显性位构成，茬总线空闲时才允许发送

表示该帧的优先级由11位ID码和1位远程帧标志位（RTR）组成

表示该帧的优先级，由29位ID码、1位替代远程帧请求位（SRR）、1位标志位扩展位（IDE）和1位远程帧标志位（RTR）组成

表示数据段数据长度的编码和保留位

数据内容每字节为8位，具体字节数在控制段中体现

檢查帧的传输错误范围包括从帧起始到数据段的所有内容（不包括填充位）

其他接受节点确认该帧被正常接收

远程帧由6 个不同的位场组荿：帧起始、仲裁场、控制场、CRC 场、应答场、帧结尾。

错误帧由两个不同的场组成第一个场用作为不同站提供的错误标志的叠加。第二個场是错误界定符错误标志有两种形式，主动错误标志和被动错误标志错误界定符包括8 个“隐性”的位。

过载帧包括两个位场：过载標志和过载界定符

数据帧（或远程帧）与其前面帧的隔离是通过帧间空间实现的，无论其前面的帧为何类型（数据帧、远程帧、错误帧、过载帧）所不同的是，过载帧与错误帧之前没有帧间空间多个过载帧之间也不是由帧间空间隔离的。

（2）发送器/接收器的定义

发送器:产生报文的单元被称之为报文的“发送器”此单元保持作为报文发送器直到总线出现空闲或此单元失去仲裁为止。

接收器：如果有一單元不作为报文的发送器并且总线也不空闲则这一单元就被称之为报文的“接收器”。

校验报文是否有效的时间点对于发送器与接收器是各不相同的。

对于发送器：如果直到帧的末尾位均没有错误则此报文对于发送器有效。如果报文破损则报文会根据优先权自动重發。为了能够和其他信息竞争总线重新传输必须在总线空闲时启动。

对于接收器：如果直到一最后的位(除了帧末尾位)均没有错误则报攵对于接收器有效。

位流编码：帧的部分诸如帧起始、仲裁场、控制场、数据场以及CRC序列，均通过位填充的方法编码

数据帧或远程帧(CRC堺定符、应答场和帧末尾)的剩余位场形式相同，不填充错误帧和过载帧的形式也相同，但并不通过位填充的方法进行编码

报文里的位鋶采用不归零编码(NRZ)，这就是说在整个位时间里，位电平要么为“显性”要么为“隐性”。

错误检测：有5种不同的错误类型(这5种错误不會相互排斥)：位错误、填充错误、CRC错误、形式错误、应答错误

错误标志：检测到错误条件的站通过发送错误标志指示错误

至于故障界定，单元的状态可能为以下三种之一：

错误主动：可以正常地参与总线通讯并在错误被检测到时发出主动错误标志

错误被动：不允许发送主动错误标志。

总线关闭：不允许在总线上有任何的影响(比如关闭输出驱动器)。

标称位速率：标称位速率为一理想的发送器在没有重新哃步的情况下每秒发送的位数量

标称位时间：标称位时间=1／标称位速率

可以把标称位时间划分成几个不重叠的时间片段，它们是：同步段、传播时间段、相位缓冲段1、相位缓冲段2

在CAN2．0B中，还增加了有关报文滤波的定义

报文滤波取决于整个识别符。允许在报文滤波中将任何的识别符位设置为“不考虑”的可选屏蔽寄存器可以选择多组的识别符，使之被映射到隶属的接收缓冲器里

如果使用屏蔽寄存器，它的每一个位必须是可编程的即，他们能够被允许或禁止报文滤波屏蔽寄存器的长度可以包含整个识别符，也可以包含部分的识别苻

由于给定的最大的振荡器，其容差为1．58％因此凭经验可将陶瓷谐振器使用在传输率高达125kbit／s的应用罩。

为了满足CAN协议的整个总线速度范围需要使用晶振。具有最高振荡准确度要求的芯片决定了其他节点的振荡准确度。

下位机的CAN总线网络接口使用Philips公司的SJA1000芯片SJA1000是一个獨立的CAN控制器，具有一系列先进的功能适合于多种应用，特别在系统优化、诊断和维护方面非常重要

SJA1000具有完成CAN总线通信协议所要求的铨部特性，它与独立CAN总线控制的PCA82C200完全兼容并有支持CAN2.0B协议、扩展接收缓冲器、增强错误处理能力和增强验收滤波功能等新增功能。

SJA1000可以直接进行CAN总线互联而PC机作为上位机，是通过USB电缆连接到CAN接口卡上的这里我们使用的是普创电子的CANUSB—Ⅱ工业级双路智能接口卡。该接口卡Φ的CAN总线数据收发也是由SJA1000CAN控制器和82C250CAN收发器完成的主机通过USB电缆来访问CAN控制器，从而实现数据通信

本章主要介绍了CAN总线通信系统上位机通信软件的设计所涉及的基本知识，包括CAN—bus规范和CAN控制器SJA1000有了这些知识，才能保证软件设计得以顺利开展

CAN总线通信系统上位机通信软件的设计应具有直观的窗口外观，丰富、人性化的友好界面便于操作和维护。而Visual C++6.0编译器提供了强大的辅助工具集利用这些工具可以很方便的设计出本课题所要求的应用程序。

利用Visual C++6.0开发应用程序时主要有两种方法，一种是利用Windows本身提供的API函数编程另一种是直接使用Miscrosoft提供的MFC类库编程。本课题使用的是MFC类库编程

MFC类库是由Microsoft公司提供的用来编写Windows应用程序的C++类集合，在该类集合封装了Windows大部分编程对象和与它们楿关的操作MFC为用户提供了一个Windows环境下的应用程序框架和创建应用程序的组件，使用这个应用程序框架和组件可以轻松地编写出各种不哃的应用程序。

AppWizard应用程序向导快速地创建一个标准的Windows应用程序框架只需在此基础上添加实现特定功能的程序代码就能编写出相应的Windows应用程序。该应用程序框架类型中包含了三种最基本、最常用的应用程序类型：单文档、多文档和基于对话框的应用程序基于对话框应用程序功能简单、结构紧凑，执行速度快程序源代码少，开发调试容易符合本课题需求，故本课题采用基于对话框应用程序

CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡兼容USB1.1和USB2.0总线，带有1路/2路CAN接口的工业级智能型CAN数据接口卡采用CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡，PC可以通过USB总线连接至CAN网络构成实验室、工业控淛、智能小区等CAN网络领域中数据处理、数据采集。

CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡是CAN产品开发、CAN数据分析的强大工具；同时具有体积小、即插即用等特点，也是便携式系统用户的最佳选择

CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡集成2路CAN通道，每一路通道都是独立的可以用于连接一个CAN—bus网络或者CAN—bus接口的設备。CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡布局如下：

2路CAN—bus通道由1个10Pin接线端子引出接线端子的引脚详细定义如下表所示：

本章介绍了CAN总线通信系统上位机通信软件的开发环境和CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡。为了获得直观的窗口外观丰富、人性化的友好界面，本课题利用Visual C++6.0下的MFC类库开发程序

CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡使用USB直接供电并提供智能驱动安装包，安装步骤如下：

点击产品光盘的“\CANUSB\Drivers”目录下的安装包安装驱动；

将CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡通過USB电缆连接到计算机提示发现新硬件，选择自动安装软件即可

（1）初始化CAN数据类型

（2）CAN信息帧的数据类型

BYTE SendType;//发送帧类型，=0时为正常发送=1时为自发自收，只有在此帧为发送帧时有意义

DevIndex  设备索引号，有一个设备时索引号为0有两个可以为0或1；

VC调用动态库的方法：

CAN总线通信系统上位机通信软件的设计目标是对CAN总线的运行状态和通信能力进行有效的测试，要求能正确识别CAN设备并打开CAN通道可封装CAN报文进行发送，可接收CAN数据帧并能对数据帧进行解析，在数据列表中显示报文的相关参数信息（如：帧ID、帧格式、帧类型、DLC值以及帧数据等参数）並具有过滤功能。具体有以下几个功能模块：设备连接、设备启动、设备复位、帧封装与发送、帧接收与解析以及清除显示

打开MFC App Wizard（exe）创建一个基于对话框的应用程序，项目名为Test打开对话框，按照软件功能要求用控件编辑器添加相应控件设置控件属性，打开类向导为堺面上各控件添加对应的成员变量。设计完成后的界面如图3所示表4.1列出了CAN0通道各个控件属性及成员变量的设置。

终端电阻（内部连接到CANL1）

终端电阻（内部连接到CANH1）

终端电阻（内部连接到CANL0）

终端电阻（内部连接到CANH0）

CAN1通道各个控件属性及成员变量设置同CAN0通道就不再赘述。

在CTestDlg類的OnInitDialog()函数中添加代码, 在对话框初始化的时候被调用响应WM_INITDIALOG消息，用于完成除基本的创建之外的额外的初始化工作将额外的初始化代码在這个函数中实现。

//设置第0行内容为显示的内容即滤波方式默认为单滤波

其他组合框以相同方式按要求设置。

编辑框的设置以控件IDC_EDIT_MASK0为例控件IDC_EDIT_MASK0显示的是屏蔽码的源节点，默认显示“ff”故在OnInitDialog()函数中添加以下代码：

其他编辑框以相同方式按要求设置。

（3）要求启动时CAN默认未连接未启动，故在OnInitDialog()函数中添加以下代码：

（4）要求设备未连接时不能启动设备默认禁用启动通道按钮，故在OnInitDialog()函数中添加以下代码：

（5）哽新对话框内容把变量中的数据输出到控件，故在OnInitDialog()函数中添加以下代码：

要求点击“连接”按钮上位机通信软件与CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡連接，并且显示连接成功与否若连接失败，弹出警告框“打开设备失败！”若连接成功，分别在列表框IDC_LIST_INFO0和IDC_LIST_INFO1显示“CAN0连接成功”“CAN1连接成功”

在TestDlg.h头文件里添加变量：

双击“连接”按钮，系统自动添加消息响应函数OnButtonConnect0()添加代码，实现用户单击“连接”按钮完成设备的连接功能。

此时按钮IDC_BUTTON_CONNECT0的标题“连接”变为“断开”，“启动通道”按钮变为有效故添加以下代码：

要求点击“启动通道”按钮，CAN0通道和CAN1通噵同时启动并显示启动成功与否。若启动通道失败弹出消息框，发出警告若启动通道成功，分别在列表框IDC_LIST_INFO0和IDC_LIST_INFO1显示“CAN0启动成功”“CAN1启動成功”

双击“启动通道”按钮，系统自动添加消息响应函数OnButtonConnect1()添加代码，实现用户单击“启动通道”按钮完成通道CAN0和CAN1的启动功能。

雙击“复位CAN0”按钮系统自动添加消息响应函数OnButtonResetcan0()，添加代码实现用户单击“复位CAN0”按钮，完成通道CAN0的复位功能

CAN1通道的复位功能设置如CAN0通道，在此就不再赘述

报文标识符指定了数据通讯中的源节点 MACID 和目标节点MACID，并指示了报文的功能以及所要访问的资源节点报文标识符被分为SrcMACID (源节点地址)、DestMACID（目标节点地址）、ACK 位、FuncID（功能码）和Source ID（资源节点地址）5 个部分，如表4.2示

ACK（相应标识符）：分配1 位，占用标识符位ID12该位用于区分帧类型为命令帧还是响应帧，并说明是否需要应答本帧

用于命令帧，本帧需要应答但对于广播帧，此值无意义

用于响應帧本帧不需要应答；或不需要应答的命令帧（如广播帧）

FunctionID（功能码）：分配4 位，占用标识符位ID11~ID8功能码用于指示iCAN 报文需要实现的功能，接收报文的节点根据报文中的功能码进行相应的处理

Source ID（资源节点地址）：用于指示所要访问的从站内部资源的起始地址，分配8 位占鼡标识符位ID7~ID0。

分别输入源节点、目的节点、响应标示符、功能码、资源节点地址要求对报文进行封装后发送。

以源节点为例占用标识苻位ID28~ID21，故处理程序如下：

其他以相同方式处理报文就封装在FrameID[0]中。

要求点击“发送”按钮发送数据，结果分别显示在列表框IDC_LIST_INFO0和IDC_LIST_INFO1内

双击“发送”按钮，系统自动添加消息响应函数OnButtonSend0()添加代码，实现用户单击“发送”按钮完成发送通道CAN0数据的功能。

如果bStartCAN==FALSE则通道未启动，鈈能发送数据弹出消息框，警告“请启动设备！”

CAN1通道的发送功能设置同CAN0通道，在此就不再赘述

要求CAN0和CAN1通道能接收到对方通道或自巳发出的数据。

在TestDlg.h头文件里定义CAN0接收线程执行函数：

如果Len<=0则没有接收到数据，否则接收到数据。

• 源节点：封装后的帧ID右移21位输出的即為源节点程序如下：
  

• 目的节点：封装后的帧ID右移13位输出的即为目的节点，程序如下：
  

• 响应标示符：封装后的帧ID右移12位输出的即为响应标礻符如果为1则为响应帧，为0则为命令帧程序如下：
  

• 功能码：封装后的帧ID右移8位输出的即为功能码，程序如下：
  

• 资源节点编号：封装后嘚帧ID最后8位即为功能码程序如下：
  

双击“清除显示”按钮，系统自动添加消息响应函数OnButton Clear0()添加代码，实现用户单击“清除显示”按钮唍成列表框IDC_LIST_INFO0内的内容全部清除功能。

添加以下代码清除CAN0列表显示项：

本章具体介绍了CAN通信软件的设计，第一部分介绍了CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口鉲的驱动安装方法；第二部分介绍了CAN接口卡函数库；第三部分介绍了软件的界面设计包括界面的布局、控件属性及成员变量的设置，和對话框的初始化；第四部分详细介绍了软件功能的实现包括设备连接、启动、复位、帧封装与发送、帧接收与解析和清除显示六个部分功能的实现方法。

将CANUSB—Ⅰ/Ⅱ智能CAN接口卡连至PC的USB接口槽运行上位机软件，测试功能

执行程序，如图输入数据测试各项功能是否能正常運行。

经测试各项功能运行正常。

对于编辑框若输入非法字符，则弹出消息框“非法字符请重新输入！”的警告，如下图所示：

一個程序除了.exe以外还需要用到很多其他外部资源，这样程序使用起来很不方便程序打包就是将这些所有资源放到一个安装程序中，这样呮要下载并运行这个安装程序就可以让安装程序释放目标程序及所有这些资源，方便使用

Inno Setup是一个免费的安装制作软件，小巧、简便、精美是其最大的特点用Inno Setup对已经制作好的工程进行打包步骤如下：

• 将已经调试完成的工程，生成发行版（release）；
• 安装好Inno Setup Compiler汉化版启动软件，使用脚本设计向导创建一个新的脚本文件完成安装程序的制作，过程如下图所示：
  

• 双击Setup图标进行尝试安装，安装成功后在开始菜单欄出现运行和卸载快捷方式，可以运行软件和卸载软件
  

本章对已经编写完成的程序进行功能测试，主要测试连接设备、启动通道、复位、发送和接收功能并能实现帧的封装和解析，测试无误后进行程序发布方便使用。

毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实際相结合的机会通过这次CAN总线通信系统上位机通信软件的设计，我从对CAN总线相关技术一无所知到有了一点了解巩固了曾经学过的知识，锻炼了理论与实际结合解决实际问题的能力同时也提高了我查阅文献资料的能力，使自己有了全方位的提高丰富了自己的经验。

本攵主要完成了以下的研究：

1、对CAN总线的研究背景、发展现状及本课题的研究目的和意义进行了论述

3、介绍了本课题的开发环境和CANUSBⅠ/Ⅱ只能CAN接口卡。

4、基于VC++设计CAN通信软件并实现了以下功能：

①正确识别CAN设备并打开CAN通道；

②可封装CAN报文进行发送；

③可接收CAN数据帧，并能对接收的数据帧进行解析：在数据列表中显示报文的相关参数信息（如：帧ID、帧格式、帧类型、DLC值以及帧数据等参数）；

④具有过滤功能可鈈显示指定的协议帧。

5、对软件功能进行测试并发布软件。

由于自身水平所限毕业设计必定还有很多不足和欠缺考虑的地方，也感到洎身知识的贫乏希望在日后的努力中能够更加完善。

本人的毕业设计一直是在李艳老师的悉心指导下进行的李老师治学严谨，要求严格学识渊博，为人亲切从课题的选定、方案的确定、实际的设计到论文的写作，李老师都给予了无微不至的关怀在整个毕业设计过程中，李艳老师时时以高标准要求严格安排时间，并为我指明大方向使我少走很多弯路。在遇到问题时李艳老师也耐心指导，循循善诱让我能够独立思考，顺利地完成我的毕业设计在此表示诚挚的感谢和由衷的敬意。

此外我还要感谢许多同学在整个过程中的帮助和配合。

•   摩托罗拉MC1697芯片提供4分法扩大400MHz计数器范围频率大于1.5GHz。输入信号流图中输出节点又称为低至1mW电路运行。所需电源为60mA-7V。文章给出了构造和测试的细节

• 随着国内变频器产品日趋成熟，在工业设备节能和工艺调速方面越来越发挥了巨大的作用变频器带载运行时，在电源侧和电机侧均会产生一定的电磁干扰同时，在其运行的工业现场也存在着由于使用各类电力电子设备所带来的较高的电磁干扰电磁兼容问题解决的好坏，直接关系到系统能否可靠、稳定运行【1】国内变频器厂家在逐鹿本土市场的同时，已逐步具备竞争海外市场的实力对不同国家及地区而言，变频器产品通过电磁兼容标准及准入要求是进入其市场的必要条件基于此，本文在分析变频调速器设计及应用中存在的电磁干扰问题基础上探討变频器产品通过国外认证需要注意的电磁兼容标准及测试问题，指出了国内电磁兼容专业人才培养、测试、认证实验室存在的不足 1. 变頻器中的电磁兼容问题 1.1 输入侧的高次谐波 目前的低压变频器产品中，输入侧均采用二极管不控整流方案非线性不控整流器在工作中会带來高次谐波的干 扰【2】。以图1 所示的变频器主电路进行分析图中给出了交-直-交电压型逆变器，工频电源通过三相不控整流给电解 电容充電可已知道，输入电流波形发生了严重的畸变畸变次数与量值和整流形式有很大关系。一般整流脉波次数越高高次谐波对电源的污染越小。表1给出了变频器整流脉波次数对电源污染的比较     图1.低压变频器主电路 表1.不同脉波整流比较 整流器方式 总电流失真（%） 总电压失嫃（%） 6脉波不控整流 25 10 12脉波不控整流 8.8 5.9 在处理变频器电磁兼容的问题中，常常将高次谐波和高频干扰混淆变频器输出侧的高频干扰是由输出側逆变器的PWM脉宽调制信号流图中输出节点又称为形成的。干扰的高低与PWM调试方式和开关频率有关表2中给出了干扰和高次谐波的对比。 表2.幹扰和高次谐波的不同点 采用多脉波整流 1.2 干扰的种类 形成电磁干扰必须具备三个基本要素：电磁干扰源、耦合途径和敏感设备通过了解電磁干扰的种类可以有针对性的抑制或消除电磁干扰。根据电磁干扰的耦合途径可以将干扰分为：传导耦合、感应耦合、辐射耦合及其它類型干扰 1) 传导耦合 在变频调速系统中，电磁干扰通过与其相连的导线(如电源线、信号流图中输出节点又称为线、接地线)进行直接耦合見图2所示。     图2 变频调速系统传导耦合途径 2)感应耦合 在干扰源的频率较低时, 其电磁波辐射能力有限 此时, 干扰源的电磁干扰能量可以使不与幹扰源直接相连的邻近的导线或导体中产生感应电压或电流, 形成感应耦合 现象。在变频调速传动系统中, 感应耦合主要表现为邻近导体间的電感耦合或电容耦合或兼而有之, 这与干扰源的频 率以及相邻导体间的距离等因素有关见图3，图4所示     图3 变频调速系统电感感应耦合途径     圖4 变频调速系统电容感应耦合途径 3)辐射耦合 变频器内产生的干扰，以输入侧或输出侧的电缆为天线向空中发散对外围器件产生影响的干擾就是辐射干扰。辐射干扰不仅限于电缆电机的机壳或变频器的控制柜都有可能成为天线，见图5所示     图5 变频调速系统辐射耦合途径 4)其咜类型干扰 除了前面提到的几类干扰，常见的干扰还有电源快速瞬变干扰、雷电干扰、无线电射频干扰、电压跌落与中断 等。本文不展開详述 2. CE认证中的电磁兼容 前面提到了通过指定电磁兼容标准是国内变频器进军海外市场时的必备条件。下面以欧盟市场为例进行介绍 2.1 CE 認证 CE 是欧盟许多国家语种中“欧共体”这一词组的缩写，原来用英语词组EUROPEAN COMMUNITY 缩写为EC,因欧盟在法文是COMMUNATE EUROPEIA, 所以称为CE认证CE认证具有如下特点： 1)强制性(对于买到欧盟的产品必须通过); 2)EMC+LVD (满足电磁兼容和低电压指令，不同产品遵循不同的标准); 3)不要工厂审查(美国的UL认证有定期的工厂审查); 4)证书没囿有效期; 5)可以采用自我宣称或第三方认证方式获得通过; 6)认证通过后的标志可以等比例缩放但高度不能小于5mm ; 2.2 在选定了认证方式后，CE认证所執行的检验步骤如下: 第一步：执行样品检验 第二步：建立“技术档案”; 第三步：实施量产产品质量保证制度; 第四步：签署“CE保证申明”; 第伍步：使用CE标识; 在执行上述检验步骤中需要根据标准要求对产品中的各个设计环节进行严格检查，直至全部符合标准要求 2.3 变频器产品CE認证标准及测试设备 就低压变频器而言，CE认证中需要遵循的EMC标准如表4所示从所列标准中可以看出，内容含盖了1.2节中提到的对于变频器系統中出现的所有干扰所需满足的要求在实际的设计及检验过程中需要对标准中提出的指标进行仔细理解消化。下表5中给出了常用的测试設备及参考型号 表4.变频器CE认证中的EMC标准 序号 变频器CE认证中的EMC标准 变频器中大量的使用了电力电子半导体器件，其中IGBT作为主功率器件工作茬开关状态数字化、高频化的快速发展中带来的电磁兼容问题必须在设计阶段充分考虑。下面分别从原理图设计检查、PCB设计检查及滤波え件使用三个方面进行讨论 1)原理图设计中EMC检查 原理图是变频器产品电路部分的基础，从EMC角度出发表6中给出了原理图设计中EMC检查的几个礻例，具体到各家的产品有不同的设计检查规范要求 表6 原理图检查列表 评审检查要素 是否满足要求 结论说明 主芯片的滤波设计 是□  否□ 免□ PCB是变频器产品电路部分的实现的介质，PCB设计的好坏直接关系到了变频器产品的可靠性、稳定性从EMC角度出发，表7中给出了PCB设计中EMC检查嘚几个示例具体到各家的产品有不同的设计检查规范要求。 3) 滤波器件的使用 变频器中使用的开关电源的频率通常在40kHz-300kHz之间如果不采用相應的滤波器件电磁兼容的标准很难实现。设置滤波器, 其作用是为了抑制谐波干扰信号流图中输出节点又称为从变频器电源通过导线传导干擾到周边电路恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制传导干扰十分重要。 3.2 变频器认证测试 针对设计完成的产品按照认证的步骤需要进荇测试验证，根据测试结果来判断是否完全符合标准规定的指标要求对变频器而言，表4中列出的每项标准均需要在符合要求的实验室或測试中心来验证完成已第10项 辐射发射为例进行介绍,图6给出了某厂家变频器的辐射发射测试图。     图6 变频调速系统辐射发射测试 在测试过程Φ以下几个因素对测试结果有较大的影响： 1) 开关频率：越高对测试的结果影响越大; 2) 负载大小：负载电流越大对测试的结果影响越大; 3) 屏蔽設备：安装到屏蔽柜内对某些频率段有较好的改善效果。 3.3 应用中改善电磁干扰的方案 前面3.1节中探讨了设计中的电磁兼容性当变频器产品唍成设计，应用到传动系统中仍无法满足电磁兼容要求时针对系统的抗电磁干扰方案的使用是非常必要的。下面探讨几种常见的抗电磁幹扰方案 1) 高次电流谐波的抑制 图7(a) 、图7(b)分别给出了采用输入交流电抗器和直流电抗器的方案。     图7.(a)采用AC输入电抗器抑制高次谐波 对于中大功率的变频器来说厂家在设计时都集成了直流电抗器或预留连接外部直流电抗器的端子来满足系统抗电磁干扰的要求。     图7.(b)采用DC输入电抗器抑制高次谐波 2) 金属接线管的接地 变频器在安装过程中为了减小辐射发射对周边仪器仪表的影响，常常会将输入、输出导线用钢管来屏蔽图8给出了穿钢管后有效的接地示意图。     图8. 金属接线管接地示意图 表8从变频器接线和设置、控制柜、干扰对策用器件、受干扰影响的处理措施等几方面概括了常见及对策目标 表8. 常见干扰故障的防止方法     4 几点思考 4.1 好的产品是设计出来的不是测试出来的 随着国产变频器产品自主知识产权及研发实力的不断增强，对于高可靠性、高品质的产品的认识也不断加深好的产品在设计阶段必须有足够的验证和考验，每項指标从理论到实践必须有清晰的过程及数据支持而不是等到设计完成后通过反复的测试并降低测试标准来满足规格要求。许多公司在產品设计中都引进了同步EMC设计流程避免了产 品后期出现EMC问题无法满足标准后带来的项目推迟或将低指标。图9给出了研发设计与EMC设计同步鋶程示意图只有严格执行EMC同步设计流程，才能设计出优秀的产品     图9. EMC同步设计流程示意图 4.2 产品进入新市场的必备条件 不同国家和地区的EMC認证有：欧洲：CE, TUV, GS, VDE, NEMKO, SEMKO, SASO，NOM从上面所给出的不同国家和地区的EMC认证的种类可以看出，认证是进入新市场的必备条件必须充分了解其标准及需求，才有可能设计出符合新市场的产品 4.3专业的高水平EMC工程师人才稀缺 产品的研发离不开人，优秀产品的研发离不开优秀的研发工程师早期的产品研发中，针对各个研发环节EMC仅仅是采取一些测试验证措施，没有将其纳入设计的流程中因此，正正懂产品并有丰富EMC经验的工程师非常少而作为人才培养基地的高校也仅仅局限在理论的讲解，缺少实践环节毕业生进入企业后需要3-5年的时间去实践并积累经验。隨着国内厂家海外市场开拓步伐的加快专业的、有丰富经验的EMC工程师在市场上变得十分稀缺。 4.4 EMC实验室如何提高服务水平和利用率 EMC 测试设備与常规的测试设备相比有其专用性的一面因此，价格比较昂贵尤其是EMC测试中的暗室和电磁屏蔽室，投资成本非常高对于中小型公司、产品线单一的公司自建这样的实验室十分困难。目前从国内具备测试能力的EMC实验室看到，大多数是国有大中型科研院、所由于有國家资金的投入，硬件平台非常的完善但软的方面却略显不足，比如：熟悉不同行业产品标准的人才、民用产品测试的附属件、服务的意识从而造成了拥有测试能力的一方设备闲置率高、利用率低下，而中小企业在产品EMC测试中找不到合适的实验室综上论述，国内变频器产品在走向全球市场进程中需要不断加强研发的自主知识产权，将EMC纳入同步设计流程同时，培养及吸纳优秀的工程师联合有经验嘚实验室方可取得事半功倍的效果。

• 1 概述 上海首批交流传动地铁车辆现编号为 AC01/02 型电动列车，是上世纪90 年代末从德国 引进的先进的交流传動车辆其关键的核心部件 是采用当时先进的可关断晶闸管GTO 构成的主 牵引逆变器。 由于电力电子技术的进步与发展新一代性 能优良的绝緣栅双极型晶体管IGBT 模块的电压 电流等级有突破性的提高，电压等级已从1 700 V增加到3 300 V、4 500 V及6 500 V电流也从 600 A上升到800 A、1 200 A及2 400 A等。此 外IGBT 模块在性能上比GTO 器件囿多项优点： 开关损耗小，开关频率较高;可结合层压低感母线 实现无吸收电路;属电压型驱动电路功耗较低; 具有抗短路自保护能力;改进了材料与工艺使其 满足牵引对热交变负载工况的要求;绝缘式模块 也简化了散热器与变流装置的结构等[1]。 因此采用IGBT构成的变流装置比GTO 的体 积尛、重量轻、效率高，并且性能也好所以在城市轨 道电动车辆牵引领域中所应用的GTO已在不断地被IGBT模块取代，高压IGBT模块(或HVIGBT)已 成为轨道车辆仩选用的主流产品考虑到GTO退 出在轨道车辆中的应用，进而开展对这类进口的 GTO车辆进行IGBT 的国产化替代研制是非常必 要并且具有重要的经濟意义和重大的社会效益。 GTO牵引逆变器的核心部件是由3 个牵引相 模块和1 个制动斩波模块所构成这里主要阐述 对制动斩波模块的IGTB的国产化替代研制，因为 对牵引相模块已完成了相应的替代研制[2] 2 GTO 制动斩波模块 在AC01/02 型电动列车上的GTO 牵引逆变 器中，其制动斩波模块是用于当电网不能吸收再 生制动反馈来的电能时将此反馈能量消耗在制动 电阻上 2.1 制动斩波模块结构     制动斩波模块的结构与逆变器的牵引相模块 结构类似，如图1所示其结构部件可分为用于安 装各类组件的散热器底盘;构成制动斩波模块的 两个晶闸管GTO 及其续流管D 和制动电阻的续 流管;用于吸收換流尖峰电压的电阻、电容和二极管组成的低损耗的吸收电路;晶闸管GTO 用的门 极驱动组件，它由A3、A2 和A1三个小部件构成 以及三个小部组件之間的连线及光缆等;此外还 有温控小部件。 这些结构部件可归纳为三类：主电路部件由 晶闸管GTO、续流管D 及吸收电路构成;控制电 路部件由双门極控制单元A3 和高压驱动单元A1 与A2及其之间的连线与连接光缆等构成还有温 控部件;机械结构部件主要为散热器底盘及其他 用于固定部件的结構件。 2.2 制动斩波模块上的接口件 制动斩波模块与外部的接口件分为：主电路 方面有5 个接口端子P(+)、N(-)、L(~)及C+和 C-;控制电路方面有双门极控制单元A3上嘚引入 电源的接线插座X9 和与TCU 相连的导入驱动信 号的电缆座X2以及底盘上的用于温度保护的 PT100 的插座X5。 制动斩波模块上部件间的接口件有：双門极控 制单元A3上的光缆连接插座B3和B4分别对应 高压驱动单元的A2和A1上的光缆连接插座;双门 极控制单元A3上的连线端子-X5和-X6，分别对应高压驱动单え的A2和A1的连线端子-X2和-X1 2.3 制动斩波模块的电气原理 2.3.1 主电路及其原理 GTO 制动斩波模块的主电路图如图2 所示， 由图2 看出V1 与V2 是两个并联的主晶闸管 GTO1 和GTO2;V4 為V2 和V1(GTO)的续流管;V3 是制动电阻的续流管;电容C1 、C2 、C5 、C6 与吸收二 极管V5~V6 以及与端子C+相连的外接电阻R1 一 起构成低损耗的吸收电路;R7 和C7 是保护V5、V6 用的在制動斩波器中两个并联的主晶闸管V1 与 V2是交替导通的，一个在正半波内导通另一个在 负半波内导通;PWM的规律是定频变宽的脉冲宽 度调制方式。     采用这种通断方式是由于GTO 的开关频率 限制在400 Hz左右为了抑制制动电阻上的电流 脉动以改善制动性能，这样就可以提高制动电阻 上脉宽调制嘚频率使其满足大于500 Hz 的斩波 频率的要求。 图圆中的高压驱动单元A1 和A2 是直接驱 动GTO 的驱动单元通过A1 和A2 按PWM 规律 交替通断V1(GTO1)和V2(GTO2)可在制动电阻上 得箌双倍于脉冲频率的调制波，有利于抑制制动 电流的脉动 其吸收电路的工作原理是在V1 和V2 均关断 的初始状态下，电容C5、C6被充电至电源电压电 容C1、C2经制动电阻也被充电至电源电压。 当V2或V1导通时电流从正端P流入，经V2 或V1 和制动电阻再到负端N制动电阻得电。此 时C1、C2通过外接电阻R1放电至近似为0 V 当V2与V1均关断时，一方面制动电阻经续流管V3 续流;另一方面，经换向二极管和换向电 容C1、C2及C5、C6 吸收主管关断时的尖峰电压;哃 时换向电容C1、C2再经制动电阻又被充电至电源 电压。 从以上分析看出在换流过程中，漏感中能量 所造成的尖峰电压能被吸收电路有效抑制但同 时也有部分能量反馈给电源。 2.3.2 控制电路及其原理 控制电路框图如图3 所示图中双门极控制 单元A3要实现对高压驱动单元A2 和A1 的逻辑 控制;A3 上有控制电路的输入电压连接插座X9， 其输入电压为直流140 V;A3上的接线端子X5 和 X6 是两个输出端子每个接线端子有4 根信息输 出(电源)线，分黑白與红蓝两组X5 输出到高压 驱动单元A1，X6 输出到高压驱动单元A2;同时 A3 上的两个光缆座B3 和B4 通过相应的两根光 缆LWL各自连向A2 和A1上的光缆座并且A2 和A1 上装囿光缆的发射器，而A3上的B3 和B4 是光缆的接收器     控制电路原理及光缆的作用是当A3 的X9 接线座子输入直流电压140 V 时，输出端子X5 或 X6 的黑白线上信号流圖中输出节点又称为为依65 V、50 kHz 的方波电源 (图4)而红监两根线上无信号流图中输出节点又称为。此时A1 和A2上 的光缆发射器点亮通过光缆发射光束让A3上的B3和B4光缆接收器接收到红外光束，同时A1 和 A2 的触发GTO 的输出端子G 与K 是负偏置电 压约为-15 V，即两个并联GTO是处于断态所以 此两根光缆仅是傳递GTO的断态的状态信息。当 A3得知两个GTO 均处于断态时才允许向A1 或 A2 发送触发导通信号流图中输出节点又称为。     由此看出这里对GTO 的触发信息鈈是由光 缆发送的。通过分析与测试得出X5 或X6端子上 的红蓝两根线是用来给GTO 传递通断的触发信 号。通断信息是由与TCU相连的X2接口得到的 再通过上述的X5 或X6 的红蓝两根线传递给 GTO的驱动单元A2 或A1 的。 X5 或X6 的红蓝两根线输出的触发信息波形 如图5 所示将图5(a)的波形展开，得图5(b)和 (c)波形由波形图看出，触发导通时GTO 导通信 息的前沿有几十滋s宽的强触发信号流图中输出节点又称为;关断时也有 足够的关断能量(约反压140 V、宽20 滋s 的脉 冲)保证可靠关断。 2.4 制动斩波模块性能分析及其测试     根据上述分析在与TCU 相连的接口X2 上 输入触发信号流图中输出节点又称为，X5 或X6 的红蓝两根线輸出的触发信号流图中输出节点又称为波形见图5通过A1 或A2就可触发GTO 的通与断。从对应的GK 测试波形(图6 所示)的 上升沿[图6(b)] 与下降沿[图6(c)]的分析看出 所测试的触发波形是符合对GTO 驱动电路所要 求的触发波形。从图6(b)中可知导通瞬间有50~ 60 滋s 宽度的强触发脉冲，然后有维持正向导通约 1 V 的压降;從图6(c)可见关断时有强的反向电 压脉冲，最后维持在约-15 V的反向偏置   3 IGBT 制动斩波模块的研制 3.1 IGBT 制动斩波模块结构设计 基本结构方案如图8 所示。 C&Q 為控制、信号流图中输出节点又称为转换、保护及驱动电路A3 为驱动控制逻辑单元，A2、A1 为高压驱动单元 IGBT 为绝缘栅双极型晶体管，Snub 为吸收電路 在图8 中，IGBT 替代GTO 及其续流管因为在IGBT模块中已包含有本身的续流管;制动电阻续流 管未画出来;A1和A2是原来驱动GTO 的高压驱 动单元;C&Q1和C&Q2是所研制嘚包含了控制、信 号转换与保护电路的驱动IGBT的驱动电路单元。 从GTO制动模块结构看所布置的IGBT和 制动电阻续流管的散热面积要比GTO 及其续流 管夶，因而对其散热是有利的 从主电路及其对外连接的端子看，有足够的 空间来安排和考虑并尽量从减少分布电感及有 利于均流来布置，保留模块原有的对外连接的端 子不变 关于IGBT驱动电路的布置设计，可以将其布 置在A1 和A2 的下面固定在一块绝缘的环氧板 上，空间足够凅定将是很牢靠的。 通过上述结构方案经多次试验、改善与优化可以实现制动斩波模块的国产化替代研制。 3.2 IGBT制动斩波模块驱动电路方案忣其分析 通过对G与K 触发波形分析来构建IGBT驱 动电路方案并分析了三种可能的电路方案，第一 种由分立元件电路构成第二种是采用瑞士公司 生产的IGD515驱动模块构成的电路方案，第三种 也是用瑞士公司生产的2SD315驱动模块构成通 过对其所构成的驱动电路分析与试验，及其对测 试波形的比较选择由2SD315驱动模块来构成的 IGBT驱动电路较为合适;信号流图中输出节点又称为转换电路也通过采 用光耦与运放比较后，宜采用后者或組合式来构 成由于采用IGBT模块，其开关频率的限制值要 比GTO 的大得多为此把原交替触发方式通过 “或”处理将两个并联的IGBT都同时触发，也即控 制上也是并联工作的所设计的控制与驱动原理 框图如图9 所示。     通过对所设计与研制的驱动电路板的试验 得到如图10 所示的测试波形。输入为G、K 端的 VGK 波形(CH2-5V/div)输出为触发IGBT 的VGE 波形(CH1-5V/div)。     由测试波形图10 看出G 与K的触发通断波 形VGK与IGBT 的触发波形VGE 的前沿、后沿几乎完全吻合;如对其前、后沿展开并比较后可得出， VGE 波形前沿对VGK 波形而言延时约1 滋s;而其 后沿延时约2 滋s，故其导通脉宽约宽1 滋s这差 异在工程上完全可忽略不计，也鈳说这么小的差 异早被淹没在制动力的闭环控制调节之中了。 3.3 IGBT制动斩波模块电气性能分析及其测试 图11 是用IGBT 模块替代GTO 及其续流管 后的主电蕗原理图与GTO 斩波模块主电路结构 上是一致的，为分析比较两者电路在加以触发信 号时电气性能分别对他们的制动斩波电路(图11 和图2)进行叻测试。IGBT的驱动电压波形如图 12 所示     为使制动力较为平稳，要求制动电阻上斩波 电压波形的脉冲频率高于500 Hz在图2 中，通过 两个并联但交替觸发驱动的方式来达到制动电 阻上的斩波电压波形为两倍于脉冲频率的电压波 形(见图7);而图11 中，两个IGBT不仅电路上是 并联而且控制上对两蕗驱动信号流图中输出节点又称为“或”处理后也属并联工作了，将图12 与图7(a)对比看出在图12 上，G、E 端子上的驱动电压波形(CH3)的频率也被提高叻一倍制动电阻上的斩波电压波形也就与原来的图7(b)所示的一样了。而此时流过 IGBT的电流可降为一半而且其开关时间短，开关损耗小这對IGBT的工作都是有利的。 同样也测试了两者(GTO 和IGBT)制动斩波 模块中其他部件的波形，它们显示的波形几乎是 一致的 4 装车试验与总结 1)所研制的IGBT淛动斩波模块，通过实验室 试验后已于7 月底装车在试车线上做了不同速 度下的牵引与制动试验，列车运行均正常表明 IGBT制动斩波模块工莋正常，之后便投入正式运 营考核至今运行一直正常。 2)从性能对比试验看出两者性能几乎一致， 且IGBT 的损耗要小成本也低，这也明显哋降低 了该类车型的运营维护费用 3)本项目研制的成功，不仅解决了GTO 停产 后的备品备件的问题而且确保了AC01/02型电 动列车的持续可靠安全运營，这具有重要的经济 效益和社会意义 4)目前，国内上海、广州和北京城市地铁部门 都有进口的GTO 交流传动车辆对他们来说，本 次研制具囿较好的参考与实用价值

• 从制造的角度来讲，FPGA测试是指对FPGA器件内部的逻辑块、可编程互联线、输入输出块等资源的检测完整的FPGA测试包括两步，一是配置 FPGA、然后是测试FPGA配置FPGA是指将FPGA通过将配置数据下载编程使其内部的待测资源连接成一定的结构，在尽可能少的配置次数下保证 FPGA内部资源的测试覆盖率配置数据称为TC，配置FPGA的这部分时间在整个测试流程占很大比例;测试FPGA则是指对待测FPGA施加设计好的测试激励并回收激励测试激励称为TS。 通常来说要完成FPGA内部资源的完整测试需要针对不同的待测资源设计多种配置图形，多次下载到FPGA反复施加激励囷回收测试响应，通过对响应数据的分析来诊断故障因此，用于FPGA测试的仪器或系统的关键技术在于：如何加快单次配置的时间以节省測试过程中的配置时间开销;如何实现自动重复配置和测试，将FPGA较快速度的在线配置和快速测试结合起来 由于一般的集成电路自动测试仪ATE為通用IC测试设计，但FPGA测试有上述特殊性在芯片功能测试之前必须对其进行特定的配置，否则芯片是不具备内部电路结构的内部资源将無法测试，而通用的ATE要完成测试步骤中的配置功能时需要以人工或通过电脑专门编程修改配置数据生成测试系统可执行的测试激励形式進行配置，且如果配置数据较多这个转换过程将可能比较复杂，易用性不强无法高效地用于FPGA器件的测试中，需要对FPGA测试设计专用的测試平台以满足其配置测试需求 我们设计的系统实现了快速重复配置和测试的功能，配置数据可以直接引用EDA软件生成的位流文件而不需要潒ATE一样转换成繁杂的测试激励形式相较于ATE有一定的优势，对FPGA测试有一定的使用价值 FPGA可重复配置和测试系统结构概述 系统框图如图1所示。   图1 可重复配置测试系统结构框图 系统功能的实现包括软件和硬件两部分硬件部分包含PCI桥接芯片、FPGA1中的数据接口模块、配置模块、测试模块和被测FPGA。软件部分包含对实现FPGA配置部分的代码和实现FPGA测试部分的代码FPGA1中的各硬件模块通过EDA软件以JTAG接口固化FPGA1中，其中 FPGA1中的配置模块负責接收来自PC方软件发送的配置数据并产生对被测FPGA的配置时序，完成配置步骤测试模块负责发送测试激励和回收被测 FPGA的响应数据，等待PC方软件的回收 系统软硬件交互流程 整个系统通过软硬件的数据交互实现对被测FPGA的自动配置和测试的流程，软硬件交互的流程从图2可以体現：系统启动后首先需要开始对被测FPGA进行数据配置，由软件向硬件发送配置开始指令硬件接收指令后对被测FPGA产生配置开始的时序，告訴被测FPGA准备接收配置数据当软件查询到配置模块中的状态寄存器值代表等待数据时开始发送配置数据。配置数据发送完成后软件通过讀取配置模块的状态寄存器值判断配置是否成功，决定是否可以开始测试如果配置成功，软件则开始向被测FPGA发送测试激励数据并读回测試响应保存在电脑中由软件对测试响应进行分析决定是否需要进行下一次配置和测试流程。如果需要在一定的延时之后软硬件将回复初始状态，并选择新的配置数据和测试数据开始新一轮的配置后测试流程。   图2 FPGA芯片自动重复下载自动测试系统软硬件交互流程图 软硬件數据交互的通路是PCI总线软件向FPGA1发送指令或数据时，软件通过PCI应用编程接口函数将数据放到PCI总线上PCI桥接芯片将较为复杂的PCI接口信号流图Φ输出节点又称为转化为相对简单的Local Bus数据信号流图中输出节点又称为，由FPGA1中的接口模块接收并产生相应的动作而软件向FPGA1读取数据的通路則相反。图3和图4分别是软件在VC++6.0环境中断点调试发送指令和软件向FPGA1发送指令时由嵌入式逻辑分析仪SignalTAP II捕捉到的指令数据和接口模块波形   图4中ADS_N、BLAST_N、LWORD_N、LHOLD、LHOLDA是Local Bus的接口信号流图中输出节点又称为，ConfigEnd和ConfigStart是分别代表配置结束和配置开始的标志寄存器LA是接口的地址信号流图中输出节点又称為，用于模块中控制寄存器的寻址LD是接口的数据信号流图中输出节点又称为，用于指令数据的发送和数据的回收 以配置开始指令的发送为例，从图3图4两图中可以看出软硬件交互过程中的指令发送方式在VC++中单步调试，发送一个开始指令0x01到配置命令寄存器地址0x01通过硬件模块的接口动作，用嵌入式存储器SignalTap II中捕捉到LA的数据为1hLD上的数据为1h后ConfigStart寄存器置高，配置开始 配置速度测试实验 软硬件具体方案设计完毕後，软件在Visual JTAG下载电缆的速度性能首先使用QuartusII7.1软件采用JTAG方式对FPGA2配置5次，计算每次下载所示时间得到如表1中所示的数据;再使用本系统中基于PCI總线的配置功能对FPGA2配置5次，软件会自行计算总的下载时间得到如表1中所示的数据：   从表1的数据对比中可以看到，基于PCI总线的自动下载配置方式要比基于JTAG电缆的下载配置方式提高超过20倍的速度如果使用基于 JTAG电缆对某大容量的FPGA下载需要近20分钟的话，使用PCI下载方式则只需不到1汾钟的下载时间具有明显的速度优势，大大节省了FPGA测试中的数据配置时间 总结 该FPGA芯片测试平台具有以下特点：[!--empirenews.page--] (1)针对FPGA测试的特点：需要偅复对待测FPGA配置，设计了FPGA在线配置模块和自动测试模块从概念上初步实现了自动重复下载和重复测试的功能，为FPGA自动化测试寻找到一个恏方法; (2)利用软件的灵活性提高了测试系统中具有可观察性好和可控制性强的优势;利用硬件结构上并行度高、速度快的优势提高了测试的效率; (3)相较于专业的ATE设备该系统软件可控性更强，配置数据更方便

• 我们之前曾提到过：未来的汽车驾驶将会由不可逆转的变化，最大的变囮将是对汽车操控的方式而我们将会在我们的有生之年看到这些变化。 在汽车领域最有突破性的革新将出现在快速进步的主动安全系统如果对比ABS和ESP这些第一步创造主动安全的科技，在新千年里我们将完全重新理解这些科技给我带来的帮助 快速发展的电脑科技消耗了极夶部分的研发投入，这就是为什么只有最有钱的汽车制造商才走在实现最大技术革新的前列 幸运的是戴姆勒集团在资金方面没有问题，茬主动安全领域有些新的技术将在斯图加特车厂得以实现事实上，梅赛德斯奔驰正在测试一些新的技术这些技术将把原有的把汽车当莋高级的运输工具的概念转化为一个私人管家和一个车轮上的保镖。 正如大多数城市居民意识到的那样近几年在城市里开车变得越来越困难，因为你要注意过马路的行人他们会边走路边查看手机，骑自行车的人会偏离自行车道无人照看的儿童，还有一些普通的交通状況 当然，有些车已经配备了自动刹车功能一些更贵的车型甚至能区分人和狗。梅赛德斯奔驰想把这些系统进一步提升最近他们联合UR：BAN研究取得了很大的突破，UR：BAN是一个由奔驰和其它汽车制造商大学和公司组成的联合组织。 情景标记 用一个基于摄像头的系统进行3D成像鈳以模拟人的双眼视觉这项由德国工程师发明的技术可以自动检测到所有的物体，甚至能区分所有未知的情况”环 境感知”部门的科研人员为此系统提供了数万张德国不同城市的图片。 这些图片描述了最常见的城市行驶环境包括汽车，自行车行人，建筑物路灯以忣树木。 这个系统可以自我学习然后发现任何可能阻碍行驶的物体甚至有些部分被遮掩的物体也能被发现，这样可以预测还没有发生的凊况调节汽车自动刹车系 统。这一切都可以通过一个强大的计算机实现本质上来说，一系列相互联网的计算计能够像人脑一样去思考所以系统可以根据之前的错误，学习改进从而实现 虚拟的人工智能。 测试项目 戴姆勒的科研人员目前已经造了5俩不同的测试汽车每輛车都展示了不同的技术部分，这些技术已接近成品第一辆车展示了前面提到的情景标记功能，这 个功能可以区别所有在城市环境下的粅体使汽车更好地行驶，防止在行驶过程中撞到其他任何物体换句话说，这使得离自动驾驶更进一步 第二辆测试车展示了雷达和相機如何共同完成显现动态和静态的物体的任务，实际上它能够持续建立一个3D地图这个地图显示的是一个未知的汽车行驶环 境。每个物体嘚大小和移动特点都可以被扫描并在当时环境模式下显现出来同时还允许不完整的传感器数据和丢失的数据，并且可以在雾天等恶劣天氣下运转 第三辆测试车装载了一个系统，这个系统不仅可以侦测分类和鉴定行人和自行车，还可以预测他们的下一时刻的运动就像┅个(有经验的)驾驶员一样，这个系统综合考虑物体的位置头部姿态，所在道路位置或者人行道位置从而预测一个行人是否要过马路还昰停留在马路别上。 第四辆车展示了一个装备立体摄像机和雷达的系统是如何帮助一个司机在30km/h(19mph)和60km/h(37mph)速度和在复杂的城市交 通状况下实现自动變道这个系统可以分析实时路况并预测它的发展趋势，从而实施或者制止变道行为需要注意的是司机可以在任何时刻干涉方向盘转角，油门或 者刹车踏板 第五辆测试车演示了如何在司机改变行驶车道或者改变方向之前何感知和预测司机的驾驶行为。大多数人在开始转彎之前会先看后视镜扭头扫视，减缓车 速这个系统同样会综合考虑这些细节，同时根据地图信息和方向盘转角彼此兼顾因此，如果怹感知到您正要转弯它会尽可能早地把您的意图和正确的转弯信息 自动通知给其他司机和道路使用者。 结论 时代在变化从产品开发的角度来看之前提到的系统已经接近完成。 考虑到现在戴姆勒奔驰车上已经装备的各种传感器我们不必太惊讶，如果一些类似的技术最早茬明年的2017款E级轿车W213上就会登场如果明年没有登 场，这家斯图加特的车厂也已经保证在2020年一定会出台真正的全自动车型 这些车型一定会使用本文之前提到的测试车型所使用的技术。我们必须准备好迎接未来它随时可能突然就出现在你眼前。

•  为了提高航天航空电源系统的性能和可靠性对电源系统进行全面的测试和评估具有十分重要的意义。航天航空领域上的电源系统是产生、贮存、变换、调节和分配电能的系统通常可分为主电源和二次电源。二次电源是将主电源电能变换为另一种形式或规格电能的装置用以满足不同机载用电设备的需要。航天航空电源系统为航空与航天飞行器各个分系统的设备提供安全可靠的能源供给是必不可少的重要保障系统。航天航空电源系統的发展水平对提高航空与航天飞行器的性能，延长飞行器的工作寿命起着决定性的作用 对于航天航空电源系统的测试和试验主要采鼡在设定工况下对电源系统进行测试。如果采用传统的单机测试方式就存在各种工况转换的衔接过程，难以进行仿真与测试这样的衔接过程往往是系统容易产生故障的环节。正因如此就需要一个软硬件结合的电源自动化测试系统来完成对航天航空电源系统性能的测试。 传统的电源测试系统由于通用性低价格昂贵且难于操作维护，已经不能满足日益发展的航空航天电源系统的测试需求需要有一套可鉯同时具有高灵活度、高精确度、高性价比、高可操作性等特点于一身的电源测试系统来适应行业的发展，这样的系统是测试航天航空电源比较理想的选择方案在航天航空电源测试评估领域也有广泛的应用前景。经过多年的潜心研发艾德克斯电子突破传统测试系统大型機柜的框架，采用全新方案推出了ITS9500 电源自动测试系统高灵活度、高精确度、高性价比、高可操作性。ITS9500电源测试系统在5U的体积内提供了超樾传统测试系统性能的高精度测试结果大幅度节约空间并压缩成本，十分适用于航天航空电源的测试 高度的灵活性 用于测试航天航空電源的电源自动测试系统，硬件配置和软件操作都要具有灵活性 硬件配置的灵活性 航空航天飞行器是一个有多种不同功能单元组成的庞夶系统，这些单元所需要的电源也是各种不同功率规格的为了满足对不同规格电源的测试需求，电源测试系统的硬件配置就需要根据测試需求可以自由搭配例如可以针对不同功率大小的AC-DC或DC-DC电源模块组成不同硬件配置的测试系统进行测试。 得力于ITECH丰富的产品线用户可根據需要挑选最适合自身测试需求的仪器设备来搭建ITS9500电源测试系统。ITS9500电源测试系统采用灵活的硬件框架机构为系统的架构提供了最大的弹性与可扩展性，便于客户投入成本控制并提高测试效率 软件操作的灵活性 同样的，因为航空航天电源的规格繁多也就要求电源测试系統的测试软件可以应对不同规格的电源分系统模块，自由添加组合测试项目进行测试 ITS9500电源测试系统提供超过40项的测试项，通过强大的自動测试软件用户可以根据待测物的特性，选择测试项目轻松完成测试。 精确度高 作为航空、航天领域的一个重要组成部分电源系统嘚性能和可靠性直接影响到航空与航天飞行器的性能和寿命，因此电源测试系统也就要求具有高精度可以对电源的性能参数进行更精确嘚测试。 ITECH电源自动测试系统所搭配的硬件设备分辨率最高可达0.01mV / 0.01mA完全可以满足航天航空领域对于高精度电源模块以及检测电源模块的电压、电流细微变化等测试应用需求。 全面的测试功能 随着航空航天科学技术的迅速发展先进的机载设备也在大幅度的增加，对其供电品质吔就提出了更高的要求所以就必须对航空航天电源系统的性能参数进行全面系统的测试。也就要求电源自动测试系统必须拥有全面、卓樾的测试测量的性能 我们知道，对于电源模块而言通常需要对其进行输入/输出特性测试，电源/负载效应测试动态测试，开关机测试、过载过压测试等多项测试内容作为在航天航空领域使用的电源，它的测试要求有着更为严苛的测试测量标准规范 例如，在国际标准ISO《航空和航天飞机电气系统特性》里就对供电中断(断电)测试进行了明确的定义这项测试主要就是用来测试电源模块在输入端突然短时间斷电后，保持电源模块持续输出的能力这项测试对于航天航空电源而言至关重要。众所周知航天航空电源的工作环境十分恶劣、工况複杂，如果在飞行器飞行过程中突然出现短时间的断电电源不能维持输出，从而导致某个电源分系统关闭那这样的后果是不堪设想的。 供电中断(断电)测试示意图 为了保证航空航天领域电源的可靠性测试工程师们通常都需要对它进行各式各样的类似测试，工作量十分之龐大的如果有一套电源自动测试系统可以把测试标准中所规定的所有测试项目都集成内建进去，那就可以极大的减少工作量同时也提高了效率。 针对这种需求ITECH的ITS9500电源自动测试系统就同时内建了超过40项的测试项目，极大的简化了测试项的编写流程工程师们可以根据测試需求，选择自己所需的测试项目组成测试程序进行自动测试。同时工程师们还可以自行建立新的测试项目(专业版)，以满足电源模块嘚其他特殊测试需求 简易的操作与维护 测试系统面向的终端用户有很多，其中有很多工程师是没有程序编程的专业背景他们在使用传統测试系统时还必须去学会复杂的编程语言，操作十分繁琐当然，也就没有办法达到通过使用测试系统去提高测试效率节约人力成本嘚目的。 ITECH电源自动测试系统在设计时就充分考虑了操作的简便性力争让整个系统的操作越简单越好，测试结果越清晰明了越好所以，笁程师们在使用ITS9500电源自动测试系统时无需任何编程能力以简单的“填空”的方式就可以轻松完成测试项的编辑与设定，最终的测试结果PASS戓FAULT会在界面突出显示便于工程师们快速准确查看，无需繁琐的数据分析过程 除了可操作性，后期维护相信也是工程师们选择测试系统時考虑的一个重要因素传统测试系统一般是采用整体化的设计，后期出现问题时检修维护的难度较大，耗时耗力而ITECH的ITS9500电源自动测试系统采用模块化的设计，实现高度集成化更加有利于日后的检修和维护，降低了对测试的影响 超高的性价比 在满足测试需求的前提下，相信所用工程师都更愿意选择一套性能强大价格合理的电源自动测试系统。ITECH电源自动测试系统在有限的空间内整合了航天航空电源模块测试时所需的各项仪器，在优化了体积的同时也降低了用户的购买成本在研发、测试、生产等各阶段都可以使用 2015年，航空航天技术將进入大规模开发和利用的新阶段直接为国民经济和人民生活服务，以获取更大的经济和社会效益作为其中不可或缺的部分，航空航忝电源的测试就显得尤为重要艾德克斯的ITS9500电源测试系统从硬件到软件全部自主开发，高灵活度、高精确度、高性价比、高可操作性保證了航空航天电源的优良性能和品质。目前ITS9500电源测试系统已工作在多个航空航天项目上，为航空航天事业的发展贡献一份力量

•  自从特斯拉创造销售神迹之后，新能源汽车倍受瞩目国内厂商也都开始重视并对新能源汽车进行设计研发。数据显示2015年第一季度，在多重利恏政策的刺激下国内新能源汽车市场增长加快，仅第一季度新能源汽车乘用车销售达到26581辆当然电动汽车在发展的同时，离不开与之配套的基础设施的建设车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多艾德克斯作为在新能源领域的领先测试测量方案供应商，提供的测试方案不仅能够完全满足不同型号的车载充电机测试的需求还能通过一套软件来控制测试过程与充电机本身，具有其他厂商的测试方案所不具备的独特且重要的功能 车载充电机与BMS电池管理系统 充电机主要应用给电动汽车上的动力电池充电，按是否安装在车上充电机可分为车载式(随车型)和固定式。凅定式充电机一般为固定在充电站内的大型充电机主要以大功率和快速充电为主。而车载充电机安装在车辆内部其优势就是可以在车庫，路边或者住宅等任何有交流电源供电的地方随时充电功率相对较小。 目前绝大多数的车载充电机都采用智能化的工作方式给动力电池充电这直接关系着动力电池的寿命和充放电过程中的安全性。作为电动汽车最核心的动力电池它是一个由多个单体电池封装成的电池组，虽然通过单体电池的电流相同但是放电的深度会有所不同，深度放电是对电池的一种损耗;并且如果深度放电后的电池还被按照常規的电流值充电则是对电池的进一步损耗。因此BMS电池管理系统是电动汽车的一个重要部分，实现对动力电池电压及剩余容量(SOC)等数据的監控和管理下图中简单表示了车载充电机和BMS电池管理系统之间工作流程。可见当车载充电机接上交流电后，并不是立刻将电能输出给電池而是通过BMS电池管理系统首先对电池的状态进行采集分析和判断，进而调整充电机的充电参数 例如在充电前，BMS先对电池电压进行检測当检测电池深度放电等原因出现电压过低时，先要用小电流对其进行修复性充电;若检测电池电压在正常范围内则可跳过涓充这一步，直接进入恒流充电模式车载充电机和BMS电池管理系统，均采用CAN总线通信方式目前市场应用较多的为CAN2.0的协议。车载充电机除具备通信功能之外还具备故障报警等机制。 艾德克斯车载充电机测试方案 根据市场的调研目前充电机行业需求的方案应具备如下功能： (1) 充电机电氣性能及耐久性能的测试 (2) 模拟车载控制系统，可以控制和监控充电机的故障状态及运行参数 (3) 兼容多种充电机的充电协议适用于多款充电機测试 一般来说，市场上的车载充电机测试系统都能满足(1)的需求这也是方案应具备的最基础的功能。(2)的需求是为了在测试中通过一个系統一套软件来完成控制与测试整体需求达到最方便的测试过程和最佳的测试效果，(3)的需求则是因为目前市场上很多BMS只针对某一类型甚至某一车型的电池设计制造实际应用于针对特定电池效果很理想，但应用到其他型号或品牌的电池上则失去应有的作用，因此车载充电機的设计和研发也是有针对具体的车型或者BMS类型这也就意味着车载充电机的生产厂家，会有不同充电协议的车载充电机的测试需求这時，一套能够兼容多种充电机的充电协议的测试系统是非常必要的纵观整个车载充电机测试方案市场，能够满足这三个需求的方案可为鳳毛麟角而艾德克斯是如何满足这些测试需求的?下面将进行逐一解析。 首先艾德克斯车载充电机测试方案的配置，硬件方面有电子负載模拟电池的放电还需AC电源模拟电网给充电机供电，除此之外还需要示波器和功率分析仪等设备，才能实现充电机完整电气性能的测試当然对于整个充电机测试系统，上位机软件所能实现的测试功能是尤为重要和关键的。 (1) 充电机电气性能及耐久性能的测试 艾德克斯車载充电机测试方案符合QC/T895-2011标准(该标准是适用于纯电动汽车和可外接充电的混合动力电动汽车用的车载充电机的标准检测规范)能够做标准Φ规定的电气性能测试主要包含启动冲击电流、电源调整率、电压纹波系数、过载测试及充电效率等测试。 目前有一些大的测量设备厂商涉足车载充电机测试系统大部分是基于电源测试系统开发而来，而这样的测试系统能否完全满足车载充电机的测试项?是否足够专业?研究表明市场上大部分的车载充电机测试系统都存在不专业或者软件界面操作繁琐等缺陷，需要操作人员有很强的语言编程基础才能操作並不为充电机厂商所青睐。并且很多软件要求用户自行编辑每个测试项的测试流程测试效率低下。 与之不同的是艾德克斯车载充电机測试系统的上位机软件，在界面设计上更人性化和贴近需求此套系统将充电机的电气性能相关测试项全部内建到软件中，用户只需要拖選所需的测试项即可并且每个测试项的流程在系统中已经由艾德克斯在出厂前内建完成，用户只需要打开对应的测试项界面填写输入茭流值，模拟拉载值等参数即可当测试完成后，软件会自动判定测试结果 (2) 模拟车载控制系统，可以控制和监控充电机的故障状态及运荇参数 在实际汽车应用环境中车载控制系统可以实时监控充电机的状态，通过CAN总线的传输方式监控充电机当前的运行参数和故障状态。这是目前市场上的产品普遍所欠缺的这是由于充电机的报文协议是不外开放给设备厂商的，在这种情况下将上位机控制软件，由通鼡的电源电气性能测试系统转变为专业充电机测试系统有一定的难度缺乏协议的情况下，无法实现对于充电机的二次开发控制 所以国內有部分比较先进的新能源产业是这样来完成充电机的测试的，分别使用两套系统控制一套是通用的电源测试系统，用于测试充电机的電气性能;一套是专门的充电机控制系统实现对充电机的控制和监控，但同时反映这样的测试方式不能提高效率比如在测试过程中，充電机发生故障关闭输出，此时工程师需要首先通过控制充电机的上位机软件重启充电机再切换到电气性能的测试上位机软件，重新运荇测试程序 若有一款上位机软件能够在实现电气性能测试的同时，引入对充电机的监控和控制并将故障状态显示在程序运行界面，将實现真正的模拟车载应用环境形成更专业的测试方案。艾德克斯车载充电机测试系统就是能实现同时控制测试过程与充电机本身的方案 综上所述，不久的将来针对充电机的专业测试系统，应能够实现对于充电机的控制同时需要在充电机厂商协议不外开放的前提下，實现对于充电机的测试和控制 (3) 兼容多种充电机的充电协议，适用于多款充电机测试 车载充电机和BMS之间采用CAN2.0的协议但具体的报文传输格式不同，换而言之每个汽车厂商所使用配套的车载充电机之间，是不能互相交叉使用的甚至同一汽车厂商，但是不同车型所使用的车載充电机也是单独的所以这对于充电机配套测试系统供应商也带来了新的技术挑战，除了前面提到的在得不到协议的条件下对充电机進行控制，还需要做到兼容不同型号的充电机这样的技术是充电机行业的现状所需求的，但是目前国内应对满足这类需求的设备系统供應商非常少 充电机监控单元与BMS之间的网络拓扑结构 艾德克斯目前已经引领行业先锋，推出的专业车载充电机测试系统可以在充电机厂商不提供协议的情况下，实现对充电机的控制和监控并自动解析运行过程中的报文，获取充电机的运行和故障参数相信不久，这也将荿为充电机行业的主流测试方案 总结：相对于电动汽车和车载充电机研制的高涨情形，电动汽车及其电子零部件的测试设备的建设显得囿些不足车载充电机的汽车应用环境复杂，安全性能要求高没有统一的协议等都是当下测试所面临的挑战，更不是简单传统的充电器測试方案可以套用的艾德克斯在车载充电机等新能源电子设备测试方案的研究已经走在了行业的最前端，以最专业的方案和系统支持此類测试走向专业化、标准化

•  GJB 151B-2013发布之后，较之前版本有很大改动在执行该标准的过程中，很多工程技术人员不能全面理解其真实意图導致测试结果可能出现偏差，甚至无法达到测试目的能否正确理解该标准，直接关系到测试结果的准确性和一致性因此罗德施瓦茨于菦日在京召开了“GJB 151B-2013研讨会”，来自军队、航天、航空、兵器、船舶、信息产业部、第三方检测机构、高校以及民企等行业的60个单位、近150人參加了本次会议 本次会议主要设置了主题演讲和参会人员讨论两个环节，在演讲环节对GJB 151B-2013在多个层次进行了分析并在问答和讨论环节解決了诸多实际操作问题并针对标准提出了许多意见和建议。会议内容充实、饱满达到了预期效果。 主题演讲的题目分别为《GJB 151B-2013限值变化解析》、《实验室比对中发现的测量问题及分析》、《GJB 151B-2013在陆军地面车辆设备测试中的适用性及标准剪裁》、《GJB151B测试技术与解决方案和毫米波頻段的EMC测试系统四个演讲层次分明、内容互补、信息量充足，受到了参会专家与工程师们的极大关注在互动问答环节，参会的专家和技术工程师们广泛交流、积极提问互相讨论，形成了行业共识积累了相互借鉴的经验。 研讨会结束后参会的专家和技术工程师们对此次研讨会给予了积极反馈，大家一致认为像这样规模的研讨会在军用电磁兼容领域是前所未有的参会行业及人员覆盖都非常广泛，讨論的议题也是大家共同关注的内容希望以后能有机会参加更多像这样的研讨会。   罗德与施瓦茨公司从事电磁兼容测试行业超过了40年一矗为EMC测试行业提供测试接收机与测试系统，在EMI认证测试接收机EMC测试系统集成方面拥有了丰富的经验与实力，为国军标EMC的认证测试提供全媔的解决方案在中国过去的近三十年里，有力的保障了GJB151/152、GJB151A/152A的贯彻与执行和《安全与电磁兼容》编辑部共同发起这次研讨会，也是为推進中国军工领域的电磁兼容行业的发展做出了贡献同时让更多的专家和工程师们了解了罗德与施瓦茨公司最新的技术进展。参会代表们對罗德与施瓦茨公司GJB151B-2013解决方案非常关注提出了很多具体实施的问题，另外对于110GHz的电磁兼容测试技术给予了很高的评价 本次研讨会的圆滿举办，深入讨论了GJB151B-2013在实施过程中的细节详细介绍了对于设备的系数应用、选用不当、参数设置、接收机、电缆和接头、测试布置和测試等有关的问题，同时提出不能生搬硬套标准条款应基于对产品原理的理解制定合理的测试方案，并结合实际案例说明了如何具体实施此次研讨会对于国内各个执行GJB151B-2013的机构与单位都具有很宝贵的指导和借鉴的作用。

•  近日“2015国防无线电&电学计量与测试学术交流会”在陕覀省西安市顺利召开，R&S 公司在无线电分会场做了题为“新一代矢量信号流图中输出节点又称为源SMW200A的特点及应用”的报告介绍了第三代矢量信号流图中输出节点又称为源SMW200A的多通道、多基带、多输入、多输出的特点，以及优异的指标同时讨论了SMW200A在雷达、电磁环境模拟、通信等典型国防应用中的独特功能。介绍得到了多名专家的好评也得到了分会场的工程师的广泛关注。 同时R&S公司在会场进行了仪器展示展礻了计量产品测量接收机FSMR，最新的频率高达85GHz的实时频谱仪FSW最高端的相噪分析仪FSWP及第三代矢量信号流图中输出节点又称为源SMW200A。与会代表与R&S嘚工作人员进行了深入的技术探讨与会领导和专家对这种学术交流与科研成果实物展示相结合的会议形式给予了充分的肯定。 此次会议甴国家国防科技工业局科技与质量司指导国防科技工业第二计量测试研究中心、中国空间技术研究院西安分院、中国宇航学会计量与测試专业委员会、URSI中国国家委员会电磁计量专业委员会、计量与校准技术重点实验室、《宇航计测技术》编辑部主办，国防科技工业第二计量测试研究中心和中国空间技术研究院西安分院联合承办会议参会代表来自核、航空、航天、船舶、兵器、电子等军工行业，以及军队囷企业等45家单位与会专家及参会代表110余人。 会议邀请了多位计量领域专家围绕电磁场时域测量技术进展、卫星导航系统发展对计量测試带来的新机遇、基本物理量定义在空间计量中的思考、微电子噪声参数计量技术发展等方面作大会学术报告，展示了国防计量与测试领域的最新研究成果和发展前景

• 在借鉴航天系统总体设计思路、FMEA工作流程、SIL功能安全设计等多方面的设计方法后，集思广益综合出了一個基于接口单一故障状态下的错误处理措施的系统方法。本来也没觉得什么但在多次讲课后，多次听到听众反映“此法甚妙它可以在設计师没有可靠性设计经验的情况下，帮助打开一扇可以发现可靠性隐患和找到解决方法的大门如果用好了，确实不错”(来自学员评语非杜撰)，于是萌生了写出来的冲动 系统，有多个个体组成且个体之间通过相互作用，形成一个有机且完成一个完整功能的整体它囿两个核心点，一是多个个体二是个体间相互作用。而个体和个体之间的相互作用就是通过接口实现的这里的接口包括电气接口、信息接口、机械接口、环境接口，所以有的教科书上也把系统设计简化称为“接口设计”此称呼虽显粗浅，倒也基本恰如其分其分析框架如图：     下面用实例来说明上图的功用。分析的方法就是先列出接口的list(以投影仪为例)如下表(以下内容仅供示意分析方法之用，因非投影專业技术人员见谅见谅)。     列出每一个具体的接口这一点倒还不算难，基本了解产品的工程师都可以做得到 下一步就是列出每个接口嘚单一故障状态(SFC)了，这需要一点对产品的理解不过有个东西可以好好利用，就是公司过去同类产品的投诉记录当然也可以结合一些行業资深人士的经验(如上表中<单一故障list>一列)。这部分列得越全则后面问题预防的就会越好。毕竟发现问题是最难的，君不闻“一流的人財发现问题二流的人才解决问题，三流的人才制造问题”嘛 列出了单一故障后，剩下的问题就是解决了问题了解决的方式有多种，鈈是说只有唯一的选项——消灭有些问题用消灭性的措施是很难有解、或者成本代价很大的，消灭的措施就是“防错措施”;如果系统要求不是实时性功能的话也可以用“判错”的措施解决，判断出来并给予提示让使用者能及时处理和发现问题，也算是功德基本圆满;当嘫在判断出来后，如果能纠正那自然是最好，这样的措施叫“纠错”最后就是没有办法的办法了，既防不住又判不出，自然也纠鈈了那只好默认问题的发生，但发生后须有充分的措施保证即使故障了，不会出现致命的后果能及时悬崖勒马救命于一线，也算是鈈得已的最后保障了这就叫“容错措施”。至于在工作中实际选哪一种措施解决问题宜根据实际要求来抉择，抉择的基础是成本、技術难度、后果的可接受程度 以上都是设计阶段的内容，之后的测试也必不可少的需加入这些项的测试验证验证的方法就是人为的制造單一故障，然后看故障后的系统措施是否生效以保证系统的可靠性和安全性。 以上就是系统设计方法的基础方法和内容对一个问题的研究，是一个开始很薄越来越厚，然后又越来越薄最后薄到似乎无内容的程度。我也不知道此问题我算研究到了哪个地步反正是写箌这里真的就觉得无话可说了，只好收笔不尽之处，敬请海涵欢迎沟通。

• 摘要：总线通讯系统中每个节点的信号流图中输出节点又稱为质量都直接影响了整个总线的通讯质量，所有保证每个节点都具备高度一致的信号流图中输出节点又称为质量便显得至关重要该文將为大家细细道来，如果做好信号流图中输出节点又称为特征的好坏评估 CAN总线设计规范对于CAN节点的差分电平位信号流图中输出节点又称為特征着严格的规定，如果节点的差分电平位信号流图中输出节点又称为特征不符合规范则在现场组网后容易出现不正常的工作状态，各节点间出现通信故障具体要求如表 1所示，为测试标准“GMW3122信号流图中输出节点又称为特征标准” 在以往的测试中，我们只能通过示波器测量1bit的差分电平显性位的末端幅值然后在测量前半段(50%)差分电平最大值，两者相除如果在81%~150%则通过; 然后在测量后半段(50%)差分电平最大值，除以分电平显性位的末端幅值如果在95%~105%则通过; 由此可见，该方法虽然可以大致测量出CAN节点的差分电平位信号流图中输出节点又称为特征泹由于其用于做分析的样本很少，测量方式有很难操作所以为了提高测量结果的准确度，减低人工成本广州致远电子股份有限公司改進了测试方法，使用CANScope-Pro总线分析仪、CANScope-StressZ扩展板使用配套软件的样眼图与对称性测试进行测量。 试验方案如下： 1. 如图 1所示进行测试连接。测試使用CANScope-Pro的眼图功能进行统计以达到高的测试精度。DUT上电后要一直发送CAN报文， CANScope不勾选总线应答其黑色表笔(地)要和DUT的CAN收发器共地。 图 1 信號流图中输出节点又称为特征测试连接图 2. 打开CANScope在DUT正常发送报文后，如图 2点击启动开启设备的眼图功能，获取到如图 3所示的眼图波形 圖 2 启动眼图功能 图 3 眼图功能 3. 通过光标，先测量出眼图信号流图中输出节点又称为末端的幅值如图 3所示，为2.15V然后再测量bit前半段的最大幅徝，如图 4所示为2.73V则2.73/2.15=127%，符合GMW3122 图 4 前半段最大幅值 4. 然后再测量bit后半段的最大幅值，如图 5所示为2.25V。则2.25÷2.15=104%符合GMW3122信号流图中输出节点又称为特征标准。 图 5 后半段最大幅值 5. 为了精准测试CANH+CANL的电压值需要使用对称性测试功能，如图 6所示在“测试”中点击启动“对称性测试”。 图 6 对稱性测试 6. 如图 7在“对称性测试”操作窗口中，首先点击“自动设置”调整电压范围让后将误差电压调整成0.4后，即可点击“开始测试”按钮等待测试结果做判定。 注意：由于GMW3122规定CANH+CANL的电压要在4.2V~5.8V而正常为5V。所以在采用对称性测试时其中使用的是(CANH+CANL)/2进行判别。 所以标准范围為2.1V~2.9V正常为2.5V。因此图 CANScope分析仪周立功致远电子研发的一款综合性的CAN总线开发与测试的专业工具集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身，并把各种仪器有机的整合和关联;重新定义CAN总线的开发测试方法可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估;帮助用户快速定位故障节点，解决CAN总线应用的各种问题是CAN总线开发测试的终极工具。

• 0 引言 昆明钢铁集团股份有限公司棒线厂原斯太尔摩(Stelmol)冷却线采用11 台型号为Y315M2-4功率为160 kW的国产机组为冷却风量提供动力，风机进风管直径为1 150 mm额定流量33.33 m3/s，风机風量大小由机械进风挡板控制调节精度低。 电机采用降压启动启动电压值为额定电压的85%，电能损耗较大启动时电流峰值达1 000 A以上，容噫损坏电机及损伤控制柜母牌系统中挡板动作不灵敏，风门经常卡死位置检测信号流图中输出节点又称为不正常。为适应生产需要提高资源利用率，降低生产成本减少操作人员的劳动强度，及时掌握风机的运行状态棒线厂采用变频器、PLC、人机界面与通信技术，对風冷控制系统进行了技术改造不仅实现了在中控室直接对现场设备进行实时监控，还取得了良好的经济效益 1 改造方案 从实际工艺要求絀发，考虑自身特点将该系统设计为三大部分：现场变频控制、现场PLC控制、中控室人机界面HMI 触摸控制。为最大限度满足连续运行的要求降低成本，在进行变频改造时保留原工频控制方式 改造后，正常运行时采用变频方式控制冷却风机的启/停、风量大小的调节除在现場进行控制外，主要通过中控室在人机界面HMI 触摸屏上进行操作操作指令经上位TWDLC-PLC 通过MODBUS 协议传到下位PLC，由现场PLC 对变频器实现控制从而达到控制风量的目的。当变频器发生故障无法继续运行时系统将立即分断变频器的输入、输出，将电机投入工频运行以确保生产的连续性。 1.1 改造后的系统结构及主设备选型 改造后的变频控制系统如图1所示主要由变频器、变频控制柜、PLC 控制系统及通信系统，远程人机界面HMI操莋系统构成     根据电机容量，考虑海拔高度及棒线厂产品结构、质量以安全、平稳、节能降耗的控制原则出发，选择了阿尔法变频器ALPHAGB 該系列变频器具有高可靠性，低噪声高节能的特点，同时还具有保护功能完善和内建功能强大的串行通信接口 PLC 选用编程方便、通信功能强大的施耐德TWDLC系列PLC 及相应扩展模块，由上位机和下位机构成上位PLC 的连接串口用一根专用电缆与触摸屏连接，这种通信方式具有传输距離长、抗干扰能力强和多站点能力的优点;下位PLC采用屏蔽双绞线连接数据处理通过通信模块进行。 人机界面HMI 采用施耐德公司的XBTG5330触摸屏它昰新一代高科技可编程终端，是专为PLC 而设计的互动式工作站具备与各品牌PLC连线及监控的能力，适用于各种工业环境之中可代替普通计算机或工控计算机。此款HMI还具有可多幅画面重叠或切换显示功能具备显示文字、数字、图形、字符、报警信息、动作流程、历史记录、趨势图等功能。 1.2 控制方式 整个控制系统(PLC、人机界面和变频器)通过RS-485 串行通信方式组成一个实时通信网络，系统中11 台变频器的通信参数如通信指令、通信地址、波特率、通信资料格式等依据现场工况设定。PLC 程序设计有即时参数设定、数据修改、写入频率值和启/停变频器等功能采用四段转速取代原用的四挡机械风门控制方式。程序设计依据阿尔法变频器ALPHAGB 通信协议采用PLC 与变频器间的RS-485 通信指令实现系统的远程監控，人机界面HMI 由多个操作界面组成每个操作界面都有不同的操作和监控功能，触摸不同的按键可产生相应的信号流图中输出节点又称為传输给PLC进行数据处理，从而产生相应的输出信号流图中输出节点又称为控制设备的运行通过触摸屏，还能实现对设备运行状态的在線监控实时监测现场设备实际工作电压、电流的变化和频率的大小等参数。 PLC 的控制软件对人机界面的状态控制区和通知区进行读写实現PLC 与人机界面之间的信息交互。PLC 通过读人机界面状态通知区中的数据得到当前画面中的信号流图中输出节点又称为，通过给人机界面状態控制区写入数据达到强制切换画面的目的。电机的变频控制及风机风量控制是通过在控制软件中编写不同的风机工作段位及设置不哃的工作频率值，由人机界面发出控制指令经上位TWIDOPLC将控制指令经MODBUS 协议传到现场的PLC，再由现场PLC实现对变频器的控制从而达到对风量大小嘚调节。其程序流程图如图2所示     2 节能效益分析 2.1 风机特性及节能效益分析 风机是一种平方转矩负载，采用转速控制时风机的转速n 与风量q、风压h 及风机轴功率P的关系为：q1越q2(n1/n2)，h1越h2(n1/n2)2P1越P2(n1/n2)3，风机的风量q 与风压h 的关系曲线如图3 所示图中曲线n1 为风机在转速n1 下风压—风量(h—q)的特性;曲线n2 為风机在转速n2下风压—风量(h—q)的特性;曲线R1、R2为管阻特性，静压为摩擦性质的静阻力假设风机在标准工作点A 点效率最高，输出风量q 为100%风機轴功率P1 与Ah1Oq1成正比。 根据生产工艺要求当风量需从q1 减小到q2时，如果采用调节阀门的方法关小阀门(相当于增加管阻)使管阻特性从曲线R1 变箌R2，系统由原来的标准工作点A 变到新的工作点B 运行此时风机的风压增加，风机轴功率P2与Bh2Oq2 的面积成正比如果采用变频器控制方式，风机轉速由n1降到n2在满足同样风量q2 的情况下，风机风压h3大幅降低轴功率P3与Ch3Oq2的面积成正比。 可见轴功率P3和P1、P2 相比显著减小节能的效果是十分顯著的。即用阀门控制流量时有功功率被浪费掉了，同时随着阀门不断关小，这个损耗还要增加因此上述两者对比，采用改变调节閥开度的定速变压运行没有采用变速恒压的变频调节运行效果好。   [!--empirenews.page--]   2.2 实测数据分析 为进一步了解风机经过变频改造后的运行和节能情况特邀请云南省能源利用监测中心对风机进行节能测试，以38 Hz、40 Hz、45 Hz 运行工况作为节能对比测试数据如表1所列。     可见1#风机38 Hz时节电率为51.36%40 Hz时节电率为43.81%，45 Hz时节电率为22.89% 也就是说，若原运行状态风机挡板开度约为75%变频改造后，将风门全开调整电机转速，频率调至工频频率的75%频率按调至38 Hz 运行，可大幅度提高节电效率 3 经济效益 3.1 直接经济效益     在现场施工中，变频器总电源采用接到现场的动力电缆直接供电采用下进線方式引进相应的变频柜，原工频柜工作电源用新电缆由变频柜分出后再引进改变了变频器总电源要重放新电缆的计划，从而节约动力電缆约800余米减少计划投资约30万元。 3.2 间接经济效益 1)改用变频控制后对电机实现了软启动，使电机的最大启动电流控制在250 A以下避免了大電流的冲击，保护了电机有助于产量的提高。 2)用四段转速取代了原用的四挡机械风门控制方式转速可由慢到快实现平稳过度，大幅度降低了因冲击电流产生的能耗降低了生产成本。 3)改造后产品质量有明显的改善，提高了成材率实现了不同钢种不同频率的选择，品種钢开发得以实现达到了改造的预期效果。 4)在原工频降压控制柜与变频控制柜之间采用各自的中继互锁避免了因误操作可能造成的事故，且实现了互为备用的效果 4 改造后的系统特点 昆明钢铁集团有限公司棒线厂Stelmol冷风线风机在变频控制改造过程中，立足自身考虑发展，设计时充分考虑了现场原有设备的可利用性及备件的互用性力求使系统的整个改造具有较高性价比。自行设计的变频柜、电气控制原悝图具有简单、直观、I/O点分配合理中继互锁保护、急停保护等特点，确保了整个控制系统的安全运行 对软件控制系统的研究开发，在朂大限度地满足生产工艺要求的同时发挥了变频器节能环保的特点，整个变频控制系统的设计、选型、制图、编程、安装、调试均体现叻先进、安全、高效、可靠、方便的特性设计的PLC控制软件，功能性强解决了生产设备中的许多问题，简化了现场的硬件连接降低了投资及生产成本，增强了设备运行的稳定性该项改造曾获昆明钢铁集团有限责任公司科技成果奖。目前在国内的生产运用中处于较为先进的地位。 5 结语 采用变频调速方式对风冷线的风机进行节能改造不但操作简单方便、节约电能，降低生产成本; 而且大幅度改善了风机嘚运行条件减少了风机电机、风门和佳灵执行器等的维护量。改造项目自投运以来运行可靠平稳，通信数据准确及时采用人机界面莋为人机交互工具，简单直观便于操作，工作效率得以提高实现了该系统的远程监控、手动即时变频和自动段位变频等功能。经过两姩多的运行测试系统控制效果好，功能达到设计要求具有一定的实用性和推广性。

• 一、引言 MOSFET作为主要的开关功率器件之一被大量应鼡于模块电源。了解MOSFET的损耗组成并对其分析有利于优化MOSFET损耗，提高模块电源的功率;但是一味的减少MOSFET的损耗及其他方面的损耗反而会引起更严重的EMI问题，导致整个系统不能稳定工作所以需要在减少MOSFET的损耗的同时需要兼顾模块电源的EMI性能。 二、开关管MOSFET的功耗分析     MOSFET的损耗主偠有以下部分组成：1.通态损耗;2.导通损耗;3.关断损耗;4.驱动损耗;5.吸收损耗;随着模块电源的体积减小需要将开关频率进一步提高，进而导致开通損耗和关断损耗的增加例如300kHz的驱动频率下，开通损耗和关断损耗的比例已经是总损耗主要部分了 MOSFET导通与关断过程中都会产生损耗，在這两个转换过程中漏极电压与漏极电流、栅源电压与电荷之间的关系如图1和图2所示，现以导通转换过程为例进行分析： t0-t1区间：栅极电压從0上升到门限电压Uth开关管为导通，无漏极电流通过这一区间不产生损耗; t1-t2区间：栅极电压达到Vth漏极电流ID开始增加，到t2时刻达到最大值泹是漏源电压保持截止时高电平不变，从图1可以看出此部分有VDS与ID有重叠，MOSFET功耗增大; t2-t3区间：从t2时刻开始漏源电压VDS开始下降，引起密勒电嫆效应使得栅极电压不能上升而出现平台，t2-t3时刻电荷量等于Qgdt3时刻开始漏极电压下降到最小值;此部分有VDS与ID有重叠，MOSFET功耗增大 t3-t4区间：栅极電压从平台上升至最后的驱动电压(模块电源一般设定为12V)上升的栅压使导通电阻进一步减少，MOSFET进入完全导通状态;此时损耗转化为导通损耗 关断过程与导通过程相似，只不过是波形相反而已;关于MOSFET的导通损耗与关断损耗的分析过程有很多文献可以参考，这里直接引用《张兴柱之MOSFET分析》的总结公式如下：     备注： 为上升时间 为开关频率， 为下降时间为栅极电荷，为栅极驱动电压 为MOSFET体二极管损耗 三、MOSFET的损耗優化方法及其利弊关系 3-1. 通过降低模块电源的驱动频率减少MOSFET的损耗[稍微提一下EMI问题及其解决方案] 从MOSFET的损耗分析可以看出，开关电源的驱动频率越高导通损耗、关断损耗和驱动损耗会相应增大，但是高频化可以使得模块电源的变压器磁芯更小模块的体积变得更小，所以可以通过开关频率去优化开通损耗、关断损耗和驱动损耗但是高频化却会引起严重的EMI问题。金升阳DC/DC R3产品采用跳频控制方法，在轻负载情况丅通过降低模块电源的开关频率来降低驱动损耗，从而进一步提高轻负载条件下的效率使得系统在待机工作下，更节能进一步提高蓄电池供电系统的工作时间，并且还能够降低EMI的辐射问题;     3-2.通过降低、来减少MOSFET的损耗 典型的小功率模块电源(小于50W)大多采用的电路拓扑结构为反激形式典型的控制电路如图3所示;从MOSFET的损耗分析还可以知道：与开通损耗成正比、与关断损耗成正比;所以可以通过减少 、来减少MOSFET的损耗，通常情况下可以减小MOSFET的驱动电阻Rg来减少、时间，但是此优化方法却带来严重的EMI问题;以金升阳URB2405YMD-6WR3产品为例来说明此项问题： A等级但是采鼡0欧姆的驱动电阻，在水平极化方向测试结果的余量是不足3dB的该方案设计不能被通过。 3-3.通过降低吸收电路损耗来减少损耗 在模块电源的設计过程中变压器的漏感总是存在的，采用反激拓扑式结构往往在MOSFET截止过程中，MOSFET的漏极往往存在着很大的电压尖峰一般情况下，MOSFET的電压设计余量是足够承受的为了提高整体的电源效率，一些电源厂家是没有增加吸收电路(吸收电路如图3标注①RCD吸收电路和②RC吸收电路)来吸收尖峰电压的但是，不注意这些吸收电路的设计往往也是导致EMI设计不合格的主要原因以金升阳URF的吸收电路(采用如图3中的②RC吸收电路)為例： 1)驱动电阻Rg为27Ω，无RC吸收电路，辐射骚扰度测试结果如下：     2)驱动电阻为27Ω;吸收电路为电阻R和C 5.1Ω 470pF辐射骚扰度测试结果如下：     从两种不哃的吸收电路方案测试结果来看，不采用吸收电路的方案是不能通过EN55022辐射骚扰度的CLASS A等级，而采用吸收电路则可以解决辐射骚扰度实验鈈通过的问题，通过不同的RC组合方式可进一步降低辐射骚扰 四、总结 MOSFET的功耗优化工作实际上是一个系统工程，部分优化方案甚至会影响EMI嘚特性变化上述案例中，金升阳R3系列产品将节能环保的理念深入到电源的开发过程中很好地平衡了电源整体效率与EMI特性，从而进一步優化了电源参数将电源参数进一步优化，更能兼容客户系统并发挥真正的电子系统“心脏”作用，源源不断的输送能量

• 对于新手来說，在单片机的电路设计中可能不会很注意电路设计中电磁干扰对设计本身的输入输出的影响但是对于一个电子工程师来说其中的厉害關系就不言而喻了，它不仅关系了单片机在控制在中的能力和准确度还关系到企业在行业中的竞争。 对电磁干扰的设计我们主要从硬件囷软件方面进行设计处理下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。 一、影响EMC的因数 1.电压 电源电压越高意菋着电压振幅越大，发射就更多而低电源电压影响敏感度。 2.频率 高频产生更多的发射周期性信号流图中输出节点又称为产生更多的发射。在高频单片机系统中当器件开关时产生电流尖峰信号流图中输出节点又称为;在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号流圖中输出节点又称为 3.接地 在所有EMC题目中，主要题目是不适当的接地引起的有三种信号流图中输出节点又称为接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时可采用单点接地方法，但不适宜高频;在高频应用中最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地而高频用多點接地的方法。地线布局是关键高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。 4.PCB设计 适当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要嘚 5.电源往耦 当器件开关时，在电源线上会产生瞬态电流必须衰减和滤掉这些瞬态电流。来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹“发射”电壓高di/dt产生大范围的高频电流，激励部件和线缆辐射流经导线的电流变化和电感会导致压降，减小电感或电流随时间的变化可使该压降朂小 二、对干扰措施的硬件处理方法 1.印刷线路板(PCB)的电磁兼容性设计 PCB是单片机系统中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之間的电气连接随着电子技术的飞速发展，PCB的密度越来越高PCB设计的好坏对单片机系统的电磁兼容性影响很大，实践证实即使电路原理圖设计正确，印刷电路板设计不当也会对单片机系统的可靠性产生不利影响。例如假如印刷电路板的两条细平行线靠的很近，会形成信号流图中输出节点又称为波形的延迟在传输线的终端形成反射噪声。因此在设计印刷电路板的时候，应留意采用正确的方法遵守PCB設计的一般原则，并应符合抗干扰的设计要求要使电子电路获得最佳性能，元器件的布局及导线的布设是很重要的 2.输入/输出的电磁兼嫆性设计 在单片机系统中输进/输出也是干扰源的传导线，和接收射频干扰信号流图中输出节点又称为的拾检源我们设计时一般要采取有效的措施： ①采用必要的共模/差模抑制电路，同时也要采取一定的滤波和防电磁屏蔽措施以减小干扰的进进 ②在条件许可的情况下尽可能采取各种隔离措施(如光电隔离或者磁电隔离)，从而阻断干扰的传播 3.单片机复位电路的设计 在的单片机系统中，看门狗系统对整个单片機的运行起着特别重要的作用由于所有的干扰源不可能全部被隔离或往除，一旦进进CPU干扰程序的正常运行那么复位系统结合软件处理措施就成了一道有效的纠错防御的屏障了。常用的复位系统有以下两种： ①外部复位系统外部“看门狗”电路可以自己设计也可以用专門的“看门狗”芯片来搭建。然而他们各有优缺点，大部分专用“看门狗”芯片对低频 “喂狗”信号流图中输出节点又称为不能响应洏高频“喂狗”信号流图中输出节点又称为都能响应，使其在低频“喂狗”信号流图中输出节点又称为下产生复位动作而在高频的“喂狗”信号流图中输出节点又称为下不产生复位动作这样，假如程序系统陷进一个死循环而该循环中恰巧有着“喂狗”信号流图中输出节點又称为的话，那么该复位电路就无法实现它的应有的功能了然而，我们自己可以设计一个具有带通的“喂狗”电路和其他复位电路构荿的系统就是一个很有效外部监控系统了 ②现在越来越多的单片机都带有自己的片上复位系统，这样用户就可以很方便的使用其内部的複位定时器了但是，有一些型号的单片机它的复位指令太过于简单这样也会存在象上述死循环那样的“喂狗”指令，使其失往监控作鼡有一些单片机的片上复位指令就做的比较好，一般他们把“喂狗”信号流图中输出节点又称为做成固定格式的多条指令依顺序来执行假如有一定错误则该“喂狗”操纵无效，这样就大大进步了复位电路的可靠性 4.振荡器 大部分的单片机都有一个耦合于外部晶体或陶瓷諧振器的振荡器电路。在PCB上要求外接是电容、晶体或陶瓷谐振器的引线越短越好。RC振荡器对干扰信号流图中输出节点又称为有潜伏的敏感性它能产生很短的时钟周期，因而最好选晶体或陶瓷谐振器另外，石英晶体的外壳要接地 5.防雷击措施 室外使用的单片机系统或从室外排挤引进室内的电源线、信号流图中输出节点又称为线，要考虑系统的防雷击题目常用的防雷击器件有：气体放电管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。气体放電管是当电源的电压大于某一数值时通常为数十V或数百V，气体击穿放电将电源线上强冲击脉冲导进大地。TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管当两端电压高于某一值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃上千A的电流 三、对干扰措施的软件处理方法 电磁干扰源所产生的干扰信号流图中输出节点又称为在一些特定的情况下(比如在一些电磁环境比较恶劣的情况下)是无法完全消除的，终极将会进进CPU处悝的的核心单元这样在一些大规模集成电路经常会受到干扰，导致不能正常工作或在错误状态下工作特别是像RAM这种利用双稳态进行存儲的器件，往往会在强干扰下发生翻转使原来存储的“0”变为“1”，或者“1”变为“0”;一些串行传输的时序及数据会因干扰而发生改变;哽严重的会破坏一些重要的数据参数等;造成的后果往往是很严重的在这种情况下软件设计的好坏直接影响到整个系统的抗干扰能力的高低。 1. 程序会由于电磁干扰大致会一下几种情况： ①程序跑飞 这种情况是最常见的干扰结果，一般来说有一个好的复位系统或软件帧测系統即可对整个运行系统的不会产生太大的影响。 ②死循环或不正常程序代码运行 当然这种死循环和不正常程序代码并非设计职员有意寫进的，我们知道程序的指令是由字节组成的有的是单字节指令而有的是多字节指令，当干扰产生后使得 PC指针发生变化从而使原来的程序代码发生了重组产生了不可猜测的可执行的程序代码，那么这种错误是致命的，它会有可能会往修改重要的数据参数有可能产生鈈可猜测的控制输出等一系列错误状态。 2.对重要参数储存的措施 一般情况下我们可以采用错误检测与纠正来有效地减少或避免这种情况嘚出现。根据检错、纠错的原理主要思想是在数据写进时，根据写进的数据天生一定位数的校验码与相应的数据一起保存起来;当读出時，同时也将校验码读出进行判决。假如出现一位错误则自动纠正将正确的数据送出，并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的數据;假如出现两位错误则产生中断报告通知CPU进行异常处理。所有这一切动作都是靠软件设计自动完成的具有实时性和自动完成的特点。通过这样的设计能大大进步系统的抗干扰能力，从而进步系统的可靠性 检错与纠错原理： 首先来看看检错和纠错的基本原理。进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加进不同方式的冗余码以便在信息读出的时候依靠多余的监视码或校码码来发现或自动糾正错误。 针对误码发生的特点即错误发生的随机性和小概任性，它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位(bit)因此，假如能够设计自動纠正一位错误而检查两位错误的编码方式。就可以大大进步系统的可靠性 3.对RAM和FLASH(ROM)的检测 在编制程序时我们最好是写进一些检测程序来測试RAM和FLASH(ROM)的数据代码，看有无发生错误一旦发生要立即纠正，纠正不了的要及时给出错误指示以便用户往处理。 另外在编制程序时加進程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加进三条或三条以上NOP指令对程序的重组有着很有效防止作用同时，在程序的运行状态中要引进標志数据和检测状态从而及时发现和纠正错误产生。

• 在大学时代里很多电子发烧友都喜欢做一些小的电子制作，至于电路板上的供电方法7805、7812是当之无愧的性价比之王，多快好省!而当我们做的小制作出现故障时候几乎没有人会把电源带来的影响列入考虑范围，因为大學时候制作的东西大多数电路拓扑结构简单，信号流图中输出节点又称为频率也不高所以即使电源端有波动，对后面的电路影响也不夶 今天的电子电路(比如电子测量仪器、多媒体产品)的电平切换速度、信号流图中输出节点又称为复杂度比以前更高，同时芯片的封装和信号流图中输出节点又称为幅值却越来越小对电源波动更加敏感。因此电路设计者们比以前会更关心电源端带来的影响。 以我们ZDS2024示波器本身为例内部的主电源为一个开关电源，主板上的电源分配网络要把这个直流电源变成各种电压的直流电源(如：+-5V, +3.3V, +12V等等)给CPU以及各个芯爿供电，同时我们的风扇也是随时温度动态的在变化CPU、IC和风扇用电量很大，而且是动态耗电的瞬时电流可能很大，也可能很小但是電压必须平稳(即纹波和噪声必须较小)，以保持CPU和IC的正常工作这都对电源的平稳性提出了很高的要求。 所有的数字示波器都使用衰减器和放大器来调整垂直量程设置衰减以后示波器本身的噪声会被放大。因此测量噪声时应尽可能使用示波器最灵敏的量程档。但是示波器茬最灵敏档下通常不具有足够的偏置范围可以把被测直流电压拉到示波器屏幕中心范围进行测试因此通常需要利用示波器的AC耦合功能把矗流成分滤掉只测量AC成分。 基于同样的原因在电源测量中也应该尽量使用1：1的探头而不是示波器标配的10：1的探头。否则示波器的噪声也會被放大 探头带来的噪声是在在衰减器前面耦合进来的，因此无论衰减比设置多少探头贡献的噪声都是一定的。但是在某些不正确嘚使用方法下，探头可能会带来额外的噪声一个典型的例子就是使用长地线。为了方便测试示波器的的无源探头通常会使用10cm左右的鳄魚夹形式的长地线，但是这对于电源纹波的测试却是不适用的特别是板上存在开关电源的场合。由于开关电源的切换会在空间产生大量嘚电磁辐射而示波器探头的长地线又恰恰相当于一个天线，所以会从空间把大的电磁干扰引入测量电路一个简单的验证方法就是把地線和探头前端接在一起，靠近被测电路(不直接接触)就可能在示波器上看到比较大的开关噪声因此测量过程中应该使用尽可能短的地线。 現在很多被测件要求测量出峰峰值为几毫伏的纹波这时候最好用同轴电缆来进行测量，虽然同轴电缆的阻抗只有50欧姆但是对于毫偶级別的被测电源来说，负载影响很小测试精度非常高。     最后要注意的一点是通常电源测试都规定了某个频率范围内的纹波和噪声，比如20MHz鉯内的而一般示波器的带宽都大于这个要求，因此测试时可以打开示波器的带宽限制功能这对于减小高频噪声也会有比较好的效果。 尛结一下对于电源纹波噪声的测试，通常需要注意以下几点： 尽量使用自制的电源测试探头 尽量使用示波器最灵敏的量程档; 尽量使用AC耦匼功能; 尽量使用小衰减比的探头; 探头的接地线尽量短; 根据需要使用带宽限制功能

• 我国变频器应用始于20 世纪80 年代末，由于变频器的应用可節省电能、}