集成电路总结 第1篇

关键词：集控；智能；趋势

1.当前选煤厂集控系统的结构特点

目前我国的选煤厂生产设备的传统配电和控制模式为配电和控制分离的控制中心（PLC）――配电柜（MCC）形式。其主要特点为：低压配电柜集中布置于数个配电室内。控制系统多为基于PLC的系统，配置方式多为主-分站结构。通常数台PLC按控制系统划分，分别装入单独的柜或箱中，置于配电室或单独的房间内。PLC的功能模块经其柜中的转接端子与配电柜中的二次端子以缆线相连，而现场检测仪表、电动执行器、关键作业环节自成调控系统的控制装置等，以4～20mA的标准信号与就近的PLC分站相连。上述配置模式取得了应用的成功，具有很高的市场占有率。

2.彻底的分散控制结构的设想

为满足未来生产的需求，高度集成的自动化装置是未来工控领域发展的趋势。智能型MCC、检测仪表、电动执行器及关键作业环节单机自动化控制装置是彻底的分散控制结构的必备的基础。

系统性能优势

安装施工优势

减少控制电缆的敷设及接线，缩短施工工期，减少施工成本；容易实现工厂预安装，减少现场安装调试时间，缩短工期；系统调试简便，良好的工业软件支持。

运行维护优势

系统更加稳定可靠，降低工厂停机率；丰富的诊断功能，实现预防性维护。大大减少停机时间；从而大大降低运行成本和维护成本，提高生产效率。

3.现场仪表的发展方向和相关产品

集成电路总结 第2篇

一直以来对于巡检员巡检电力系统高压架空线路现场收集的信息和方法虽然都制定有相关标准，但在现场很难严格控制，造成数据缺乏统一性和规范性。在巡线工作完成后数据需要进行汇总和总结，针对多次巡视的数据缺乏一个有效的统一管理手段，往往无法有效地用于查询、比较和判断。因此开发一套数据采集分析管理平台，使每次采集的信息在工作完成后回传至管理平台，实现巡线工作的统一管理具有很大实际意义。该软件平台的研究，将系统地整合现场信息，实现有效快速的查询、检索和分析。当采集的大量数据通过平台有效汇总和管理后，针对现场状态的总结、历史数据比对以及趋势变化分析等一系列功能将得以实现，可极大地提高线路巡线的工作效率和有效性，从而增强架空线路通道维护能力，提高线路巡线工作的管理水平，对保证输电线路的安全稳定运行有极大的实际意义。高压架空线路巡检数据采集分析管理平台是实现对巡检员采集记录下的数据进行存储、分发、挖掘、整理、分析、处理的后台管理系统，系统采用开放式接口维护线路和杆塔的基本信息，巡检员统计线路和杆塔信息，录入到管理平台，便于管理人员查看线路和杆塔是否需要维护或者隐患是否解决。

2主要功能

3系统安全性考量

4结语

集成电路总结 第3篇

一、集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业的企业所得税优惠政策

1.对于符合国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业，实行两免三减半。自获利年度起，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。2.对于符合国家鼓励的重点集成电路设计企业和软件企业，实行五年免税，以后年度享受10%的企业所得税率。自获利年度起，第一年至第五年免征企业所得税，接续年度减按10%的税率征收企业所得税。3.对于国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业条件和国家鼓励的重点集成电路设计企业和软件企业，由工业和信息化部会同国家发展改革委、财政部、_等相关部门制定。［例1］某企业是一家集成电路封装企业，企业所得税享受两免三减半优恵，企业获利年度是2018年。2020年度符合国家鼓励的集成电路封装企业条件，假设该企业2019年度盈利，2020年度应纳税所得额为10000万元。该企业2020年度应纳企业所得税=10000×25%×50%=1250（万元）。

二、集成电路生产企业的企业所得税优惠政策

对于集成电路生产企业按完全生产集成电路和按项目生产集成电路享受企业所得税优惠，同时对不同的生产线宽集成电路也有不同的企业所得税优惠。下面我们分不同情况进行分析。1.集成电路线宽小于28纳米（含）。对于国家鼓励的集成电路线宽小于28纳米（含），且经营期在15年以上的集成电路生产企业或项目，10年免税。按完成生产集成电路企业自获利年度起计算10年免税；按项目生产集成电路自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起计算10年免税，但企业需要集成电路生产项目需单独进行会计核算、计算所得，并合理分摊期间费用。2.集成电路线宽小于65纳米（含）。对于国家鼓励的集成电路线宽小于65纳米（含），且经营期在15年以上的集成电路生产企业或项目，五免五减半，第一年至第五年免征企业所得税，第六年至第十年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。按完成生产集成电路企业自获利年度起计算五免五减半；按项目生产集成电路自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起计算五免五减半，但企业需要集成电路生产项目需单独进行会计核算、计算所得，并合理分摊期间费用。3.集成电路线宽小于130纳米（含）。对于国家鼓励的集成电路线宽小于130纳米（含），且经营期在10年以上的集成电路生产企业或项目，两免三减半。第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。按完成生产集成电路企业自获利年度起计算两免三减半；按项目生产集成电路自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起计算两免三减半，但企业需要集成电路生产项目需单独进行会计核算、计算所得，并合理分摊期间费用。对于国家鼓励的线宽小于130纳米（含）的集成电路生产企业，属于国家鼓励的集成电路生产企业清单年度之前5个纳税年度发生的尚未弥补完的亏损，准予向以后年度结转，总结转年限最长不得超过10年。［例2］某企业是一家集成电路生产企业，企业所得税享受两免三减半优惠，企业获利年度是2016年，属于国家2020年度鼓励的集成电路生产企业清单內企业。假设该企业2017年度盈利，2018年度发生亏损8000万元，2019年度应纳税所得额10万元，2020年度应纳税所得额为10万元。按照原有政策，亏损弥补结转年艰不超过5年，2018年度未弥补的庁损6000万元最长可延至2023年度弥补，根据45号公告的规定，亏损弥补结转年限不超过10年，2018年度未弥补的亏损6000万元，最长可延至2028年度弥补。4.国家鼓励的集成电路生产企业或项目清单由国家发展改革委、工业和信息化部会同财政部、国家_等相关部门制订。

三、集成电路产业和软件产业企业所得税新旧优惠政策衔接

号公告第五条明确：符合原有政策条件且在2019年（含）之前已经进入优惠期的企业或项目，2020年（含）起可按原有政策规定继续享受至期满为止，如也符合本公告第一条至第四条规定，可按本公告规定享受相关优惠，其中定期减免税优惠，可按本公告规定计算优惠期，并就剩余期限享受优惠至期满为止。符合原有政策条件，2019年（含）之前尚未进入优惠期的企业或项目，2020年（含）起不再执行原有政策。［例3］某企业2017年为获利年度，是一家集成电路（线宽为28纳米）生产企业，经营期限为15年，属于国家2020年度鼓励的集成电路生产企业清单内企业。按原政策，企业可享受五免五减半优惠，按45号公告，企业可以享受十年免税优惠。因此，该企业可在2020年度至2026年度xxx企业所得税免税优惠。号公告所称原有政策，包括：《财政部、国家_关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展企业所得税政策的通知》（财税［2012］27号）、《财政部、国家_发展改革委工业和信息化部关于进一步鼓励集成电路产业发展企业所得税政策的通知》（财税［2015］6号）、《财政部、国家_发展改革委工业和信息化部关于软件和集成电路产业企业所得税优惠政策有关问题的通知》（财税［2016］49号，以下简称财税［2016］49号）、《财政、部_国家发展改革委工业和信息化部关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》（财税［2018］27号）、《财政部、_关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》（财政部_公告2019年第68号）、《财政部、_关于集成电路设计企业和软件企业2019年度企业所得税汇算清缴适用政策的公告》（财政部、_公告2020年第29号）。［例4］某企业2015年成立，是一家集成电路（线宽为微米，等于250纳米）生产企业，至2019年仍未获利。到2020年，该线宽集成电路生产不再属于国家鼓励范围。按45号公告，该企业2020年起不再执行原五免五减半优惠政策。号公告自2020年1月1日起执行。4.集成电路企业或项目、软件企业按照原有政策规定享受优惠的，税务机关按照财税［2016］49号第十条的规定转请发展改革、工业和信息化部门进行核查。

四、集成电路产业和软件产业享受多个企业所得税优惠政策

集成电路总结 第4篇

数据采集（Data Acquisition）技术是信息科学的一个重要分支，主要研究数字化信息的采集、存储、处理等方面的内容。随着电子技术的不断发展和人们对信息量需求的不断扩大，对高速、大容量的数据采集系统的需求也越来越高，以往的数据采集系统多采用单片机系统实现，由于单片机的速度和容量的限制，难于设计高速大容量的数据采集卡。近年来，由于PC机的广泛应用，采用PC机实现数据采集系统已成必然趋势，因此，笔者研制了基于PC的高速数据采集卡。

图1数据采集卡硬件结构图

二、硬件结构及功能

本数据采集卡是采集高频地质雷达信号，数据采集电路分为模拟电路和数字电路两部分，其实现框图如图1所示：

其中接口及地址译码电路是为数据采集卡中各部分电路分配系统地址、提供启动信号和必要的控制信号；前置放大器是一个台阶增益为2的256倍程控增益放大器，是对来自雷达发射波采样保持后的信号进行阻抗匹配，并进行程控增益放大，使该信号的电压幅度尽可能接近A/D转换器的输入电压满度值，以便得到信噪比较高的数字化输出结果；A/D转换器是16位的，是将前置程控增益放大器输出的模拟信号数字化；延时电路1是用于启动天线发射子系统发射高频高压雷达脉冲信号，该延时是可编程的，它主要用来消除电路自身和传输线路带来的时滞影响，使得发射启动信号与接收启动信号之间的时间差控制在有效范围内。延时电路2是在系统启动脉冲触发下，延迟一个可编程时间段后，产生一个触发脉冲，用于启动天线接收子系统的采样保持和数据采集卡的A/D转换。微机总线采用ISA总线，ISA总线是在PC总线的基础上发展起来的，但比PC总线在性能上有了较大的提高，其布线要求没有PCI接口板的要求高，又能满足本数据采集系统的速度要求。

ISA为工业标准总线,该总线较PC总线在性能上有了较大的提高,如其寻址空间的范围、数据总线的宽度、中断处理能力等都有很大的提高。ISA信号线分为5类：数据线、地址线、控制线、状态线、辅助线和电源线，只简介本数据采集卡用到的信号线。

图2ISA和GAL连接图

地址线A0～A19共20根,为输出信号。在系统总线周期由CPU驱动,在DMA周期由DMA驱动。数据线D0～D7和SD8～SD15双向。

AEN:地址允许信号，由DMA控制器发出。AEN=1表示目前为DMA总线周期；AEN=0表示CPU在行使总线控制权。

-IOR：I/O读命令输出。信号有效时，将选中的I/O设备接口中的数据读到数据总线。

-IOW：I/O写命令输出。信号有效时，把数据总线上的数据写入所选中的单元。

-IOCS16：是三态信号，信号有效时，将数据读到数据总线。本数据采集卡是把A/D转换的数据通过总线存储到微机中。

三、 I/O端口地址译码

为了CPU便于对I/O设备进行寻址和选择，必须给I/O设备进行编址。CPU通过I/O设备的地址码向I/O设备写数据或者从I/O设备的地址码中读数据，一般系统占用低端512个I/O端口地址，即0000H∽01FFH，留给用户使用的一般从512∽1024 I/O端口地址之间的地址，即0200H∽03FFH。单个地址编码可以采用与门、或门、非门等简单的基本器件实现，例如某个设备使用0200H端口地址，即转化为二进制为001000000000B，笔者用A0∽A9地址线来实现，既A9=1，A0∽A8全为0，另外需要AEN地址允许信号置成低电平，对端口写数据-IOW或是对端口读数据-IOR置成低电平，假设是对端口读数据，信号SIG=/AEN*/IOR*/A9*/A8*/A7*/A6*/A5*/A4*/A3*/A2*/A1*/A0，只要把地址线A0∽A8分别接上非门，然后把A0∽A9，IOR和AEN接在与非门上，地址线上只要出现0200H端口地址，就出现一个高电平脉冲，就达到了单个地址的编码。一般I/O设备都有多个地址端口，即每一台设备占用若干个地址编码，分别表示相应的设备的存储器的地址，通常设计I/O设备地址使用连续的地址码，这样再采用单个地址的编码方法既复杂又难于实现，目前大部分采用通用编程阵列GAL，它以可灵活编程实现各种逻辑功能的特点而成为构成数字系统的理想器件，具有可以设计任意地址范围的译码器，并因其电可擦除、可重新编程、输出逻辑宏单元可组态、可以加密及其成本低等诸多优点而得到广泛的应用。我们采用GAL20V8作为地址译码来设计数据采集卡电路，其相关的部分电路连线图如图2所示。

首先是GAL的24个引脚标号，按顺序排好，然后对输出的引角进行编码，STRAD的地址编码为0208H高电平的写信号，SD0的OE端地址为0202H，OA0是A0的反向，/RDDATA是读74HC245的信号，地址为0200H，低电平有效，IO16的OE端地址是0200H，/DACS的地址为从0200H开始，低电平有效，它再配合其他的器件来实现DA转换器片选及锁存，/WRGAIN写增益信号，地址为0209H，低电平有效，/WR是写入DA转换器的延迟时间，地址为0204H，0205H，0206H，0207H，通过这几个地址写入数据，并且和/WRGAIN写增益信号一起控制前置放大器的放大倍数，其地址为0209H。

GAL的输入信号与PC62的地址线A0∽A9和-IOR、-IOW及AEN相连，输出信号为SD0，此信号是为了打标触发设置的，WR是控制其中一个74HC245总线收发器，OSA0是控制DA转换器的高字节的写入，STRAD是启动AD转换器的信号，WRGAIN是控制前置放大的写增益信号，RDDATA是控制从另一个74HC245读入数据到总线端口的信号，DACS是片选DA转换器的锁存和片选的，-IOCS16是控制高8位的数据写入信号。

四、数据的读写及编程实现

数据的读入即从I/O卡存储器读数据到总线上，然后由主机CPU进行处理，数据的写入即从总线向I/O卡的存储器写入数据，还需地址总线允许信号AEN和I/O端口读信号IOR或I/O端口写信号IOW等信号的配合，才能完成数据的读写。例如：STRAD启动AD转换器的信号，当地址总线选中0208H时，通过GAL译码电路使STRAD出现一个高电平信号，就启动了AD；/RDDATA信号设置地址为0200H，当地址总线上出现0200H地址时，通过GAL译码产生一个低电平，使RDDATA信号有效，并且IO16三态信号允许，74HC245中的数据才能通过ISA总线的数据线SD8∽SD15读到总线上，然后主机CPU进行处理。

调试用汇编程序摘录如下：

MOV DX，0208

OUT DX，AL

MOV CX，0100

A1：LOOP A1

MOV CX，0200

MOV BX，0200

A2：OUT DX，AL

MOV DX，0200

IN AL，DX

MOV AH，AL

INCDX

INAL，DX

MOV [BX]，AX

INCBX

INCBX

LOOP A2

INT 3

五、实验结果及误差改进措施

本数据采集卡可以直接插在PC的ISA插槽上使用，具有方便灵活使用的特点，I/O地址已经设定，一般不需改动，如果改动，可以用GAL编程器重新设置地址，只要把几个端口地址重新编码即可，但相应的软件涉及到端口地址的必须改动。由于采集高频信号需要相当高速度及大容量的要求，我们采用等效采样技术避免了高速度的要求，经过实验验证，本数据采集卡可以实现高频信号的采集，我们是对雷达高频信号的采集，最高频率可达30GHZ。其采集结果如图3所示：

集成电路总结 第5篇

关键词：集成电路 直流电阻检测法 总电流测量法 对地交、直流电压测量法

1 集成电路的特点及分类

集成电路时在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管、电阻、电容等元件，并连接成能完成特定电子技术功能的电子线路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整的电子器件。

集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。

2 集成电路的检测

集成电路常用的检测方法有在线测量法和非在线测量法（裸式测量法）。

在线测量法是通过万用表检测集成电路在路（在电路中）直流电阻，对地交、直流电压及工作电流是否正常，以判断该集成电路是否损坏。这种方法是检测集成电路最常用和实用的方法。

非在线测量法是在集成电路未接人电路时，用万用表测量接地引脚与集成电路各引脚之间对应的正、反向直流电阻值，然后将测量数值与已知的同型号正常集成电路各引脚的直流电阻值相比较，来确定它是否正常。非在线测量法测量一般把红表笔接地、黑表笔测量定义为正向电阻测量；把黑表笔接地、红表笔测量定义为反向电阻测量，选用的是指针式万用表，这也是行业中的俗定。下面介绍几种常用的检测方法。

直流电阻检测法

直流电阻检测法适用于非在线集成电路的测试。直流电阻检测法是一种用万用表直接测量元件和集成电路各引脚之间的正、反向直流电阻值，并将测量数据与正常数据相比较，来判断是否有故障的一种方法。

直流电阻测试法实际上是一个元器件的质量比较法。首先用万用表的欧姆档测试质量完好的单个集成电路各引脚对其接地端的阻值并做好记录，然后测试待测单个集成电路各引脚对其接地端的阻值，将测试结果进行比较，来判断被测集成电路的好坏。

当集成电路工作失效后，各引脚电阻值会发生变化，如阻值变大或者变小等。“鼎足检测法”要查出这些变化，根据这些变化判断故障部位，具体方法如下。

（1）通过查找相关资料，找出集成电路各引脚对地电阻值。

（2）将万用表置于相应的欧姆档，测量待测集成电路每个引脚与接地引脚之间的阻值，并与标准阻值进行比较。当所测对地电阻值与标准阻值基本相符时表示被测集成电路正常；如果出现某引脚或全部引脚对地电阻值与标准阻值相差太大时，即可认为被测集成电路已经损坏。

在路测量时，测量直流电阻之前要先断开电源，以免测试时损坏万用表。

总电流测量法

该法是通过检测集成电路电源进线的总电流，来判断集成电路好坏的一种方法。由于被测集成电路内部绝大多数为直接耦合，所以当被测集成电路出现损坏时（如某一个PN结击穿或开路），会引起后级饱和与截止，使总电流发生变化。所以通过测量总电流的方法可以判断集成电路的好坏。也可测量电源通路中电阻的电压降，用欧姆定律计算出总电流。

对地交、直流电压测量法

这是一种在通电情况下，用万用表直流电压挡对直流供电电压、元件的工作电压进行测量，检测集成电路各引脚对地直流电压值，并与正常值相比较，进而压缩故障范围，找出损坏元件的测量方法。

对于输出交流信号的输出端，此时不能用直流电压法来判断，要用交流电压法来判断。检测交流电压时要把万用表置于“交流档”，然后检测该脚对电路“地”的交流电压。如果电压异常，则可断开引脚连线，测量接线端电压，以判断电压变化是由元件引起的，还是由集成电路引起的。

对于一些多引脚的集成电路，不必检测每一个引脚的电压，只要检测几个关键引脚的电压值即可大致判断故障位置。开关电源集成电路的关键是电源脚VCC、激励脉冲输出脚VOUT、电压检测输人脚和电流检测输人端IL。

集成电路总结 第6篇

呼明亮，车炯晖，xxx，xxx

（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）

摘要：为了实现数据采集系统实时性、通用化、小型化设计，该文提出了一种基于IEEE-1394总线的高速数据采集系统设计和实现方案。硬件架构上，系统采用IEEE-1394总线专用芯片，实现了数据高速率、高可靠性传输；采用FPGA+xxx的数据处理架构，将数据采集与算法处理分开独立运行；采用FPGA静态局部重构技术，实现了不同子系统的功能配置；采用开关动态切换技术， 实现了信号采集的灵活配置和小型化设计。软件架构上，系统采用模块化设计思路，实现了不同工作模式之间的切换。实验表明该系统具备很强的数据采集与解算能力。

关键词：数据采集；IEEE-1394；静态局部重构；模式配置

Design of a High-speed Data Collecting System Based on IEEE-1394 Bus

HU Ming-liang， CHE Jiong-hui， ZHAO Jun， REN Xiao-kun

（Xi'an Aeronautics Computing Technique Research Institute，AVIC，Xi'an 710065， China）

Abstract： In order to achieve the design of data collecting system in real-time， universal and miniaturization， this paper introduces a design and implementation of a high-speed data collecting system based on IEEE-1394 Bus. In the hardware architecture， the IEEE-1394 Bus dedicated chips are used to achieve the high-speed data acquisition and reliability transmission. By using FPGA+xxx data processing architecture， the data acquisition and processing algorithms run separately. By using the static partial reconfiguration technology， different subsystem achieves specific functional configuration. By using switch technology， the circuits of analog signals implement flexible configuration and come in pattern design. In the software architecture， a modular design concept is used to the system design， and switching between different operating modes is realized. The system has the strong advantage of data collection and solver capabilities as illustrated in the experiment.

Key words： date collection； IEEE-1394； dynamic partial reconfiguration； configuration

飞机机电管理数据采集系统目前正朝着集中解算，分布式采集和控制的方向快速发展，为了更真实、准确地反映被测对象的特性，许多测试项目转向动态参数测试。这对测试系统的实时性、可靠性、数据传输速率等指标提出了更高要求。传统串行总线数据传输速率较低、灵活性较差，无法满足数据采集动态测试要求。IEEE-1394（Fire Wire）因其高数据传输速率、高可靠性、配置灵活、易于扩展等优势，为高速数据采集系统及其子系统间的互连提供了快速方便的解决方法。IEEE-1394标准中规定的协议较为复杂，实际应用中多采用专用总线接口芯片。数据采集系统的控制芯片常用单片机或xxx（数字信号处理器）实现，但其工作时钟频率受限，难以适应高速数据采集系统的实时性要求。FPGA（现场可编程门阵列）可以构建高度并行的架构，具有很高的吞吐量和原始数据处理能力，但实现复杂算法较为困难，而FPGA+xxx方案，弥补了系统设计的不足：系统数据采集的控制、缓存及设备通讯，用FPGA硬件实现，而复杂算法处理由xxx独立完成。

基于上述理论，该文设计了一套以xxx为主控制器，FPGA为协处理器搭建接口电路，通过1394B总线接口与机电管理系统信息中心进行信息交互的数据采集系统。系统利用静态局部重构技术，提高了数据采集系统的通用性；利用开关动态切换技术实现了模拟信号采集电路的小低轻构型，系统具备很强的数据采集与解算能力，具备较强的现实意义。

1 系统简介

数据采集系统功能配置如图1所示，从硬件系统结构考虑，该系统为一个16位内部数据总线结构的计算机。该功能该结构以负责主控任务的微控制器xxx和输入/输出逻辑控制的FPGA为核心（xxx与FPGA通过并行数据总线连接），通过1394B总线接口与机电管理系统进行数据交换。每一路输入接口通过信号调理等预处理电路后，由FPGA负责完成数据采集，微控制器通过内部总线访问FPGA获取所有模拟量、离散量接口的采集结果，将结果经变换和算法处理后，周期上传至数据中心；微控制器同时将需要输出接口的总线命令通过FPGA控制各个接口。地面维护设备通过控制RS422/RS485与微处理器进行串行通讯，实现数据采集系统的地面维护。

图1 数据采集系统结构框图

2 硬件方案设计

基于IEEE-1394数据采集系统在硬件上设计可分为IEEE-1394总线通讯模块、微控制器与电路、接口调理电路、接口采集电路、电源电路等几部分电路。

IEEE-1394总线高速数据通信方案设计

IEEE-1394标准中规定的协议比较复杂，实际应用中多采用专用总线接口芯片实现，1394B因其更高的传输速度和更远的数据传输距离而得到了广泛的应用。系统设计中， 1394B总线以子卡的形式安装在数据采集系统内部，实现远程节点（RN）功能，完成总线通信协议处理等功能。1394子卡系统功能框图如图2所示，包括以下功能单元：FPGA电路、链路层、物理层、电源电路、时钟电路、异步存储器总线接口电路。

1394子卡在标准1394B总线通讯模块基础上，采用高性能FPGA实现了专用协议处理IP核、链路层（LINK）IP核等功能，具备1394 电气信号驱动能力。物理层（PHY）接口设计采用专用芯片，实现了和链路层的无缝连接。为满足TMS320C6713异步总线需求，子卡采用异步存储器总线接口，与主控制器间通过双端口进行收发数据的交互，实现与微控制器的数据和指令交换。该模块的数据收发通过接收STOF数据包修正本地时间偏移，并支持多种传输速率。

图2 异步总线1394子卡功能框图

高速数据采集解决方案

本设计利用xxx+FPGA架构实现数据采集系统的数据处理和逻辑控制。xxx作为系统核心，包括了整个系统的控制和运算部分，设计选用TI公司生产的高精度浮点型xxx芯片TMS320C6713，其片上资源及处理速度完全满足系统设计要求。FPGA作为系统协处理器，主要承担底层算法及逻辑控制，设计选用Xilinx公司的TFF1136芯片，该芯片具备时钟管理能力强、RAM及FIFO空间大、I/O资源丰富等优势，满足数据采集要求。xxx和FPGA最小系统及电路设计较为成熟，该文不再赘述。高速数据采集解决方案的关键技术主要包括静态局部重构技术和模拟信号采集电路设计。

静态局部重构技术方案设计

不同机载子系统对模拟信号和数字信号需求不同，设置固定数量信号通道必然会导致某类接口通道的浪费和硬件利用率的降低，应用FPGA的静态重构技术可实现该功能。静态重构技术是指，系统运行前，FPGA在外部逻辑的控制下，通过重新下载存储器中不同目标系统的数据，实现芯片逻辑功能改变的技术。图3中数据采集系统工作于液压子系统，该接口运行前，FPGA内部功能模块配置为液压子系统的目标数据，通过切换模拟开关矩阵实现信号通道的配置。图4中数据采集系统工作于起落架子系统，FPGA内部功能模块配置模式与图3液压子系统配置方法相同。同理，当数据采集系统工作于其他机载机电子系统时，按照同样方法进行配置。

图3 液压子系统数据采集系统功能配置

图4 起落架子系统数据采集系统功能配置

模拟信号采集电路设计

飞机机电管理数据系统采集系统中，模拟信号的采集最为广泛，其处理过程相对复杂。考虑到不同应用环境下对系统资源的不同需求，硬件应尽可能少占用系统资源，因此逻辑设计采用异步设计。主控制器xxx和逻辑控制器FPGA通过缓冲区进行通信。FPGA完成上电配置后，按固定周期依次实时采集系统模拟量输入，并将结果缓存于数据FIFO中；主控制器依据总线命令，读取缓冲区内容，并对采集数据进行滤波处理、变换、谱分析等操作后，通过1394B总线将采集结果上传至飞机机电管理数据中心。

图5所示为模拟信号采集电路硬件原理图，分别由调理电路、多路选择器、比例放大电路、A/D转换电路和控制电路组成。调理电路中设置了一阶RC低通滤波器，信号进入多路开关前通过两个二极管分别将输入电压箝位在+15V和-15V之间，用于保护后级多路开关和运算放大器。比例放大电路增益为，AD转换器输入电压量程范围为±10V，故系统采集电压范围为±。AD转换器采用美国Burr-Bown公司生产的12位AD转换芯片ADS774作为模拟量采集芯片。该芯片具有高通过率、低功耗、高精度等特性，支持双极性输入， 信号输入范围可配置，系统设计中将其配置为0～±10V；该芯片线性误差为±2LSB，参考电压为，转换时间最大，满量程误差为±，失调误差最大为±10mV。AD转换最小单位为：，满足系统设计要求。

图5 模拟量输入原理框图

3 软件方案设计

数据采集系统软件共分为四个模块（组件），即xxx模块、接口控制模块、故障处理模块、地面支持模块，具体工作流程如图6所示。

图6 软件工作流程

1） 系统上电或复位状态下，软件完成硬件xxx和系统xxx，置所有输出接口保持预设的状态；

2） 系统软件依据配置信号选择调用接口控制模块或地面支持模块；

3） 接口控制模块下，数据采集系统通过IEEE-1394总线接口接收总线异步流数据包，设置总线接收和总线发送偏移，并判断系统工作模式，进入正常工作模式或安全工作模式；

4） 正常工作时，数据采集系统以固定总线周期进行数据采集和输出调度，并对实时任务进行在线监测，向机电管理数据中心周期上传数据采集结果和状态；

5） 自检工作时，置所有输出接口保持上电预设状态，对硬件接口进行自检，记录故障接口，并向机电管理数据中心上传自检结果；

6） 地面支持模块下，可将NVRAM在实时任务或BIT中记录的数据信息通过串行口下载到地面设备上，同时可实现数据采集系统的软件维护和升级。

4 结束语

本文介绍了一种基于IEEE-1394总线的高速数据采集系统设计和实现方案。设计从提高数据采集系统的实时性、通用性、小型化的角度出发，通过采用IEEE-1394专用总线芯片和FPGA+xxx的数据处理架构，极大的增强了系统数据处理能力和动态实时响应速度。系统能够根据不同机载子系统对模拟信号和数字信号数量的不同需求，通过静态局部重构技术实现灵活配置，满足采集要求；针对机载子系统模拟信号使用广泛、处理复杂的特点，系统采用软件开关动态切换技术，实现了信号采集的灵活配置和小型化设计。经过系统级验证，该方案工作稳定，满足数据采集速度及采集精度的要求，且方案具备安装方便，小型化，通用性等优点，具有较强的现实意义，可广泛应用于航空、航天和工业等各个领域。

参考文献：

[1] xxx，xxx，xxx. IEEE-1394（Fire Wire）系统原理与应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[2] xxx，xxx，xxx，等. IEEE1394接口设计[J]. 航天返回与遥感， 2011（8）.

[3] xxx，xxx，xxx清，等. 基于FPGA和xxx的并行数据采集系统的设计[J].微计算机信息，2004，20（11）.

[4] xxx，xxx，xxx. FPGA动态局部重构在通用远程接口单元设计中的应用[J].测控技术， 2012，31（9）.

[5] xxx，xxx. 基于ISA总线的多路模拟量采集卡的设计[J].计算机测量与控制，2004，12（11）.

集成电路总结 第7篇

关键词：STC89C52 I 2C DS1621 液晶显示器

温度是工农业生产中一个普遍而又重要的参数。因此，对于温度这个参数的测量与控制就显得尤为重要。以往这些温度的检测工作大多是由人工完成，不但工作量大，记录的数据少，难以满足现代温度测量的要求。传感器技术、微控制器技术和计算机技术的发展，为现代的温度测量与控制系统的设计提供了技术基础，基于传感器技术、微控制器技术和计算机技术的温度测量系统会大大地降低人们测量温度的工作量，而且测得的温度数据也更加地精确。

基于以上情况，该文提出了一种基于单片机为核心挂接两个带有I 2C接口的温度传感器组建温度采集系统，并通过液晶显示器显示出来。

系统设计分为硬件电路设计和软件及仿真设计两大部分。

1 系统硬件电路设计

硬件电路的设计包括了温度传感器的选型、单片机的选型、液晶显示器的选型及其部件之间的电连接。

温度传感器选用DS1621温度传感器，DS1621是由DALLAS公司生产的一种功能非常强的数字式温度传感器。通过读取内部的计数值和用于温度补偿的每摄氏度计数值，利用公式计算还可提高温度值的精度。DS1621无需元件即可测量温度，将结果以9位数字量（两字节传输）输出，测温范围为-55 ℃～+155 ℃，精度为 ℃，转换时间为1 s，数据的写入和读出通过一个2线I 2C串行接口完成。

I 2C总线（Inter Integrated Circuit BUS，内部集成电路总线）是由PHILIPS公司开发的一种两线式串行总线，用于连接微控制器及其设备。I 2C总线由数据线SDA与时钟SCL构成串行总线，可用于发送与接收数据。数据可以在CPU与被控IC芯片之间、IC芯片与IC芯片之间进行双向传送，最高传送速率可100 kb/s。

该设计选择MCS-51系列的一款通用MCU芯片―STC89C52，其本身并没有I 2C接口电路，但可以通过软件来模拟I 2C接口。采用2片DS1621采集温度，将第一片地址连接成000（A2A1A0均接低电平），将第二片地址连接成001（A2A1接低电平，A0接高电平）。STC89C52芯片的并行引脚和连接到温度传感器DS1621的SDL和SCL总线。

液晶显示器选用了LCD1602，温度采集的结果通过LCD1602切换轮流显示出来，LCD1602的数据线连接至MCU的P3口。

该系统总体结构如图1所示，以单片机STC89C52为核心，由电源电路、时钟电路、复位电路、温度传感器（2个）和LCD1602液晶显示构成。

2 软件设计及仿真

熟悉LCD1602的命令集及编程思路后，在keil软件上进行软件设计，软件分为多个文件，包含LCD1602和DS1621芯片的驱动程序和主程序。将程序按其逻辑划分为多个模块，这样可以使软件结构看起来更清晰，且容易维护。

主程序设计如下所示。

#include __

#include __

#include __

void main（）

unsigned char s[10]，i，a[2]； //数组s存放显示的字符串，a存放DS1621的地址

a[1] = ‘＼0’； //用于显示

Lcd1602_Initialize（）；

Lcd1602_Write（1，0，_th temp（c）：_）；

for（i = 0； i < 2； ++i） //xxx2个DS1621

Ds1621_SetDeviceAddress（i）；

Ds1621_WriteConfig（0x03）；

Ds1621_SetTemperatureLimit（40，35）；

同时在Proteus软件绘制系统硬件电路图，并与Keil软件实现联调，仿真结果如图2和图3所示，图2为第一片温度传感器的温度实时值，图3为第二片温度传感器的温度实时值。

3 结语

该设计实现了两点温度的测量系统，传感器DS1621集成度高，直接输出数字信号，通过I 2C总线实现信号传输，DS1621的选用简化了电路设计、方便了程序设计。以STC89C52单片机为系统核心，使系统结构简单、且易于实现。系统带有的液晶显示器LCD1602使人机交互更加友好。 该系统可应用于诸多温度采集的场合使用。

参考文献

[1] xxx单片机C语言技术应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

[2] xxx自动检测与转换技术[M].北京：机械工业出版社，2012.