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USB3.0在存储测试系统中的研究

分类号:TP334.7 单位代码:10110

学 号:S2*******

中 北 大 学 硕 士 学 位 论 文

USB3.0在存储测试系统中的研究

硕士研究生_______________________ 指导教师_________________________ 学科专业_________________________

2013 年 6 月 1 日

USB3.0

在存储测试系统中的研究

代月

中北大学 代月松 裴东兴 教授 测试计量技术及仪器

图书分类号__________________________________ 密级_________________

UDC

注 1_______________________________________________________________

硕 士 学 位 论 文

_______________________________________________

_______________________

指导教师(姓名、职称)_______________________________________________

申请学位级别_________________________________________________________

专业名称_____________________________________________________________

论文提交日期________

年______月______日 论文答辩日期________

年______月______日 学位授予日期________

年______月______日 论文评阅人___________________________________________________________ 答辩委员会主席_______________________________________________________

2013 年 6 月 1 日

注1:注明《国际十进分类法UDC 》的分类

非密 TP334.7 620 USB3.0在存储测试系统中的研究 代月松 裴东兴 教授 工学硕士 测试计量技术及仪器 2013 04 28 2013 06 02 2013 07 01

原创性声明

本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名:日期:

关于学位论文使用权的说明

本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。

签名:日期:

导师签名:日期:

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USB3.0在存储测试系统中的研究

摘要

USB接口是一种总线接口标准,以其高速、稳定、易于扩展、兼容性强和即插即用等特点,赢得了市场认可并得到普及,已经广泛应用于数据传输、图像采集等领域。2008年推出的USB3.0协议,它规定了计算机与USB设备的最大传输带宽高达5Gbps。

近年来,本实验室开发了以GB为单位的大容量存储测试系统,而海量存储测试系统也已提上研发日程。针对两种存储测试系统与计算机的数据交换问题,提出并设计了USB3.0数据传输接口,以克服现有接口数据传输较慢的缺点,并验证了系统的可行性。

本论文阐述的内容包括以下几个方面:

1.分析了本实验室测试系统接口的特点,综合比较各种高速接口的优缺点,并且介绍了USB3.0总线技术的相关协议和特性;

2.基于课题的研究内容和目的,选用USB3.0芯片CYUSB3014作为USB3.0控制芯片,构建硬件系统框架,绘制硬件原理图,并按照高速电路PCB设计的要求和USB3.0超速设备PCB布局布线要求绘制PCB版图。开发USB固件程序,设置USB设备的各种描述符,设置端点和DMA传输通道,设计GPIF II状态机。为USB3.0设备安装设备驱动程序,并开发上位机应用程序,提供人机交互界面;

3.设计了USB3.0接口测试方案,根据USB3.0芯片上GPIF II接口工作在SLA VE FIFO模式下的逻辑时序要求,用VHDL硬件描述语言对下位机主控芯片FPGA编程,协调数据传输,最后完成测试。

关键词:存储测试系统,USB3.0,CYUSB3014,数据传输,GPIF II

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Research of USB3.0 for Store Testing System

ABSTRACT

USB interface is a bus interface standard. It has won a marketplace approve and been popularized promptly with its obvious benefits, such as very high transfer rate, easy to expand, plug and play and compatibility, and has been widely applied to data transmission and image acquisition. The new USB3.0 protocol brought up in 2008 requires the maximum transmission bandwidth between computer and USB device is 5.0Gbps.

In recent years,Our laboratory developed in GB large capacity store testing system for the unit,And mass store testing system also has on the development agenda. Aiming at the exchange problems of store testing system and computer, it puts forward USB3.0 data transmission interface, to overcome the shortcomings of slow in the existing interface data transfer, and verified the feasibility of the system.

The following aspects of this paper were proposed:

1.Analyses the characteristics of the lab test system interface,comprehensive comparison of the advantages and disadvantages of various high-speed interface,and introduced the related protocol and characteristics of USB3.0 technology ;

2.Based on the subject and object, choose USB

3.0 chip CYUSB3014 as the USB3.0 control chip, build the hardware system framework, draw the hardware schematic diagram, and drawing PCB layout in accordance with the requirements of the high-speed circuit PCB design and the PCB layout requirements of USB3.0 super-speed device.Development of USB firmware program, set up various descriptors of USB device, set the endpoint and DMA transmission channel,design GPIF II state machine.Install device driver for USB3.0 devices, and development PC application, provide the human-computer interaction interface;

3.Program the FPGA of main control chip with VHDL hardware description language to coordinate data transmission according to the logic timing requirements when the GPIF interface of USB3.0 working in SLA VE FIFO mode.And complete the test at last.

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Keyword: Store Testing System, USB3.0,CYUSB3014,data transmission,GPIF II

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目录

1 绪论

1.1 课题研究依据及意义....................................................... 错误!未定义书签。

1.2 USB总线概述 ................................................................. 错误!未定义书签。

1.3 高速接口的比较分析....................................................... 错误!未定义书签。

1.4 论文的主要研究内容和章节安排 ................................... 错误!未定义书签。

2 USB3.0接口技术

2.1 从USB2.0到USB

3.0 ...................................................... 错误!未定义书签。

2.2 USB

3.0协议概览............................................................. 错误!未定义书签。

2.2.1 USB

3.0协议结构 ................................................. 错误!未定义书签。

2.2.2 USB

3.0包介绍..................................................... 错误!未定义书签。

2.2.3 USB

3.0数据传输类型 ......................................... 错误!未定义书签。

2.2.4 USB

3.0物理特性 ................................................. 错误!未定义书签。

2.3 总线枚举.......................................................................... 错误!未定义书签。

2.4 本章小结.......................................................................... 错误!未定义书签。

3 数据传输系统硬件电路设计

3.1 USB3.0控制芯片介绍..................................................... 错误!未定义书签。

3.1.1 FX3与FX2比较.................................................. 错误!未定义书签。

3.1.2 供电模式 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.1.3 GPIF II接口 ......................................................... 错误!未定义书签。

3.1.4 串行外设接口....................................................... 错误!未定义书签。

3.1.5 引导选项 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.2 硬件原理图设计 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.2.1 电源电路 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.2.2 接口电路 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.2.3 I2C电路................................................................ 错误!未定义书签。

I

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3.2.4 时钟电路 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.2.5 复位电路 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.3 硬件PCB设计................................................................. 错误!未定义书签。

3.3.1 电磁兼容 .............................................................. 错误!未定义书签。

3.3.2 信号完整性........................................................... 错误!未定义书签。

3.3.3 电源完整性........................................................... 错误!未定义书签。

3.3.4 PCB设计规范 ...................................................... 错误!未定义书签。

3.4 本章小结.......................................................................... 错误!未定义书签。

4 数据传输系统软件设计

4.1 固件程序开发 .................................................................. 错误!未定义书签。

4.1.1 固件开发环境....................................................... 错误!未定义书签。

4.1.2 操作系统 .............................................................. 错误!未定义书签。

4.1.3 固件程序编写....................................................... 错误!未定义书签。

4.1.4 GPIF II配置 ......................................................... 错误!未定义书签。

4.2 驱动程序设计 .................................................................. 错误!未定义书签。

4.2.1 驱动程序概述....................................................... 错误!未定义书签。

4.2.2 FX3驱动程序....................................................... 错误!未定义书签。

4.2.3 INF文件............................................................... 错误!未定义书签。

4.3 应用程序设计 .................................................................. 错误!未定义书签。

4.4 本章小结.......................................................................... 错误!未定义书签。

5 系统测试与分析

5.1 基本性能测试 .................................................................. 错误!未定义书签。

5.2 系统测试方案 .................................................................. 错误!未定义书签。

5.3 下位机程序设计 .............................................................. 错误!未定义书签。

5.4 USB接口的速度测试和分析 .......................................... 错误!未定义书签。

5.5 本章小结.......................................................................... 错误!未定义书签。

6 总结与展望

II

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6.1 全文总结.......................................................................... 错误!未定义书签。

6.2 下一步工作...................................................................... 错误!未定义书签。参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作

致谢

III

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1绪论

1.1课题研究依据及意义

动态测试技术是一种用于完成瞬时信息的获取、转换、传输、处理直至显示的功能或手段。存储测试技术是在对被测对象没有影响或者影响在允许范围的条件下,在被测体内置入微型存储测试仪器,现场实时完成信息快速采集与存储,事后回收记录仪,由计算机处理和再现被测信息的一种动态测试技术[1]。存储测试技术的主要特点是,现场实时快速采集记忆,事后回收处理再现[2]。

存储测试系统就是采用了上述的存储测试技术,系统由测试仪器和计算机组成,测试仪器用于信息的采集、处理和保存,并执行计算机所发送的命令和信息的传送。计算机通过数据传输接口,与测试仪器一对一的连接,并以一定的速度向测试仪器发送相关的指令和回读仪器所存储的信息,随后对信息进行处理然后显示。基于存储测试系统的数据量大小、数据传输速率以及数据传输的准确性等多方面的考虑,用于计算机与测试仪器进行数据交换的接口技术在存储测试系统中占有很重要的地位。存储测试系统具有测量精度高、数据量大、要求数据的回传速度快的特点,这些特点对于接口电路的数据传输速率提出了很高的要求。中北大学动态测试与智能仪器研究室所开发的存储测试系统,主要采用USB2.0数据传输接口进行通信。近年来,随着存储测试技术的发展,以GB(全文均以B表示字节)为单位存储容量的存储测试系统已经投入使用,海量存储的存储测试系统已经提上了研发日程,现有接口的数据传输速率已经不能满足需要。因此,新型高速数据传输接口的研发已经势在必行。

USB(Universal Serial BUS,通用串行总线)是为计算机与外设之间互联而出现的一种标准化、单一化的接口技术[3,4]。USB接口主要具有以下几项优点:(1)数据传输速率高。USB接口有超速、高速、全速和低速四种模式,USB3.0版本规范可提供5Gb/s的数据传输速率。为了满足一些不需要吞吐量很大和实时性很高的设备的需要,如键盘、鼠标等,USB接口还提供了低速模式,其速率为1.5Mb/s。与之相比,串口传输数据的速率为115kb/s~230kb/s,标准并口传输数据的速率为1Mb/s,这

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些接口的数据传输速率都远低于USB接口。

(2)设备容易配置和安装。USB设备支持热插拔功能,拔插业己安装的USB设备不需要关闭计算机,系统能够自动地对USB设备进行各种配置,不需要占用中断资源或者DMA资源,彻底的抛弃了过去的跳线和拨码开关的设置。USB设备支持即插即用功能,安装USB设备时不必打开计算机机箱。

(3)易于扩展。USB接口可通过使用Hub进行扩展,能够连接的外设多达127个,这个特点帮助用户解决了因外设越来越多而造成的计算机插槽紧张的情况。标准的USB 电缆长度为3米,通过中继器或Hub可以使连接外设的距离增加到30米。

(4)使用灵活。USB具有4种传输模式:控制传输(control)、块传输(bulk)、中断传输(interrupt)和同步传输(Synchronization),这些传输模式以适应不同外设的需求。

(5)采用总线供电。USB3.0接口可以提供5V电压,最大可以提供900mA的电流,这一特点对于功耗比较小的设备来说是相当有帮助的。

USB3.0继承了USB2.0的各种优点,并以其超高的数据传输速率成为了本实验室高速数据传输接口的首要选择。本文就是围绕适用于存储测试系统的USB3.0数据传输接口进行了相关的研究。

1.2USB总线概述

USB是由NEC、Microsoft、IBM等多家公司于1994年联合提出的一种接口技术,目的是为了解决当时计算机外设接口种类众多,扩展性差,传输速度缓慢等问题[5]。USB 作为一种方便实用的总线标准,它取代了PC机上的并口和串口,将这些规格不同的接口统一起来。USB接口通过标准插头,采用星形拓扑结构将外设连接起来,并且不会损失带宽。USB由主机、操作系统以及外设三个方面的协同支持工作。USB的设计的目的就是在同一开放体系下,不同厂家生产的设备仪器能够被通用地使用。USB的出现促进了PC机体系结构的长足发展,进而为外设开发商和系统生产商提供了足够的空间去开发各种新型产品,不必担心由于使用的接口陈旧,不具备兼容性而使得市场变的狭窄。USB 工业标准扩充了PC机的体系结构[6]。USB接口的设计主要遵循了以下的几个原则:

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1.价格低廉;

2.易于扩展,可扩充多个外设;

3.可支持声音音频和压缩视频等多种实时数据;

4.能够支持不同设备;

5.能够综合同步和异步数据传输;

6.能够综合不同计算机的体系和结构特点;

7.赋予了计算机可以接纳更多新设备的能力;

8.提供标准化的接口,可以广泛地连接各种设备。

USB接口出现到如今经过了十几年的发展,USB协议也经历了多个版本:USB1.0、USB1.1、USB2.0和USB3.0,其中USB1.1和USB2.0是目前被广泛应用的两个版本。USB1.1协议提供了低速模式(1.5Mb/s)和全速模式(12Mb/s)两种传输模式,它主要应用于中低速设备。USB2.0协议不仅向下兼容低速与全速两种模式,更是提供了高速模式(480Mb/s)。但是近年来,随着超大容量的移动存储设备以及高清视频格式的出现,对USB总线的传输速率及其带宽提出了更高的要求。针对这一问题,在2008年末Intel、NEC、Microsoft等大公司主持设计并发布了新的USB3.0协议。USB3.0协议向下兼容其他USB版本,提供了超速模式,其理论最高传输速率达到了5Gb/s(650MB/s),较USB2.0整整提高了10倍。USB2.0接口的标准插头为一个4针插头,USB3.0接口在尺寸和外观上延续USB2.0接口的设计规格,这使得USB3.0接口能够在物理连接上向下兼容USB2.0接口。如图 1.1所示为USB3.0标准A口与标准B口实物图:

图 1.1 USB3.0标准A口与标准B口实物图

3

1.3高速接口的比较分析

除了USB3.0接口外,现在在市场上被应用的高速接口还有IEEE1394(FireWire)接口和eSA TA接口等[7]。

IEEE1394接口能够支持外设的热插拔,可以为外设提供电源,可同时连接多个设备工作。但由于其体积和成本等原因没有得到广泛的应用。作为USB2.0有力的竞争对手,IEEE1394相对于USB2.0具有速度上的优势。虽然在USB3.0发布之前,苹果公司为了应对USB3.0带来的挑战,推出了新的扩张规格S3200模式(理论速度为3.2Gb/s),但相对于USB3.0的5Gb/s的超高速度还是有一定的差距,未来其生存空间将进一步被压缩。但IEEE1394能够提供点对点传输功能,可同时支持异步与同步的传输模式,具有同时传输数字音频和数字视频信号的能力,且在采集和回读的过程中不会有信号损失。这些独有的特点使得IEEE1394接口非常适合应用在多媒体设备上,因而在这些特定的领域,IEEE1394接口仍然具有很强的生命力[8]。如图 1.2所示为IEEE1394接口实物图:

图 1.2 IEEE1394接口实物图

在USB3.0协议发布之前,eSA TA接口以其超高的数据传输速率而著称,其理论的数据传输速率为3Gb/s。但没有供电功能的设计制约了eSA TA接口的发展,其大部分的设备不能独立的被使用,并且eSA TA的线缆也相对比较脆弱,仅能支持2000次左右插拔操作,这使得eSA TA接口不能作为U盘等会频繁拔插设备的接口使用。这些特点都限制了eSA TA接口的应用范围,相对于USB3.0接口无速度优势的eSA TA接口,将会依仗其具有系统引导启动功能,和已在主板上普及的先发优势,在硬盘接口等不需要频

繁插拔的应用领域内占得一席之地。如图 1.3所示为eSA TA接口实物图:

图 1.3 eSA TA接口实物图

对比以上三种接口,USB3.0接口以它超高的数据传输速率、稳定的兼容性、强大的易用性等特点,在未来将会拥有一个广泛的应用空间。

1.4论文的主要研究内容和章节安排

本课题的研究目标是设计一套基于USB3.0接口的高速数据传输系统,以满足未来应用海量存储技术的动态存储测试仪器对数据传输速率的要求。本课题的研究内容主要包括以下几个部分:

1.综合比较各种高速总线接口,分析和阐释USB3.0接口的优势所在。

2.芯片选型,对课题项目进行充分的调查研究之后,对硬件进行系统的分析,设计USB3.0接口电路的实现方案,完成电路版图的设计、绘制与调试;

3.认真研究USB3.0协议与芯片资料,运用Eclipse软件完成固件程序的设计,设计GPIF II状态机并导入固件程序。

4.完成设备驱动程序的设计,实现用Labview编写的上位机程序与下位机电路的通信。

5.设计实验内容,完成数据传输系统在存储测试系统的数据传输方面的速度与传输效果的测试。

本论文详细介绍了基于USB3.0接口的高速数据传输系统从选题依据到系统设计,再到实验验证的各项内容。下面是本论文的章节安排的情况:

第一章:根据本实验室存储测试系统的发展情况,各高速接口性能对比,分析开发

基于USB3.0的高速数据传输系统的必要性。

第二章:本章首先从性能上对USB3.0与USB2.0做了详细对比,然后对USB3.0协议做了细致的学习和总结,其中包括USB3.0的协议结构、包结构、数据传输类型和物理特性,最后介绍了USB3.0的总线枚举过程。

第三章:对USB3.0控制芯片做了详细的介绍,列举了数据传输系统的各模块原理图。通过介绍高速PCB设计所遇到的问题结合FX3的PCB设计规范,列举PCB设计时需要遵循的布线和元器件摆放原则。

第四章:介绍固件程序、驱动程序和应用程序的设计和具体实现。

第五章:介绍系统基本方案测试方法与结果。设计实验方案,对系统的数据传输的准确性和速度进行测试,并分析测试结果。

第六章:总结本课题所完成的工作,并提出下一步工作中需要完善的地方。

2USB3.0接口技术

2.1从USB2.0到USB

3.0

USB3.0是一种超高速数据传输协议,它向下兼容USB2.0以及更低版本,包括超速(SuperSpeed)和高速(HighSpeed)两部分。相对于USB2.0,USB3.0的过人之处在于以下几个特点:

●超高的数据传输速率(5Gb/s)。

●先进的数据传输方式。

●支持全双工通信。

●智能的电源管理能力。

基于以上几个特点,USB3.0在继承以往几个版本各项优点外,又形成了飞跃式的发展。如下表 2.1对USB3.0与USB2.0之间各项指标的异同进行了对比介绍[9]。

表 2.1 USB3.0 和USB2.0 各项指标对比

特性USB3.0 USB2.0

速度低速(1.5Mb/s)、全速(12Mb/s)、

高速(480Mb/s)、超速(5Gb/s)

低速(1.5Mb/s)、全速(12Mb/s)、

高速(480Mb/s)

数据接口全双工,四差分信号线,与USB2.0

信号分离,双向数据流

半双工,二差分信号线,

带方向仲裁转换的单向数据流

电缆信号数六个:超速路径四个信号

非超速信号路径两个信号

两个:低速/全速/高速信号路径两

个信号

总线事物协议主机导向的,异步传输流,

包传输有确定路由

主机导向的,轮询传输流,

包广播到所有设备

电源管理多级链路电源管理支持空闲、休

眠、挂起状态,链路、设备、功能

基本的电源管理

端口级,带两级入口/出口延迟

设备级电源管理

总线供电同USB2.0,未配置时的供电增加

50%,配置状态供电增加80%

支持低/高速总线供电,并对未配置

的和挂起的设备有低电源限制

端口状态 端口硬件检测连接事件,端口置于操作状态以备超速数据通信 端口硬件检测连接事件。系统软件

使用端口命令切换端口到使能状

数据传输类型

带超速约束的USB2.0类型 块传输有流传输能力 控制传输、块传输、中断传输和同

步传输

2.2 USB

3.0协议概览

2.2.1 USB

3.0协议结构

由于USB3.0向下兼容USB2.0以及更低版本,USB3.0协议必须能够实现USB3.0超速与USB2.0高速两种模式。因此USB3.0采用双总线架构,其协议结构中包含两个模块:USB3.0超速模块与USB2.0高速模块。超速协议模块包括三部分,分别为物理层、链路层和协议层;高速协议模块包括协议层以及ULPI 接口两个部分。两个模块共用数据缓冲区,在应用过程中,由控制单元根据设备的应用环境决定哪一个协议模块作为当前工作模式[10]。USB3.0协议结构如图 2.1所示:

物理层USB3.0超速 ULPI 接口USB2.0协议层链路层协议层USB2.0高速 ROM 数据缓冲区

控制单元

ssTx+

ssTx-

ssRx+

ssRx-

RD+

RD-

图 2.1 USB3.0协议结构 USB3.0超速模块的物理层的作用分为两个部分,一部分是发送数据,另一部分是接收数据。物理层定义了超速协议的信号传输技术,它采用了8b/10b 编码机制[11]。8b/10b 编码方式是由IBM 公司于1983年发明的,这一编码方式目前被SA TA ,1394b ,PCI Express 等总线广泛的应用,它主要具备以下几个优点:隔离控制码元和数据码元,采

用嵌入式时钟;可以有效地进行错误检测。

USB3.0超速模块的链路层定义了链路命令结构、链路训练状态机(LTSSM)和包结构。其主要作用是维持链路的连通性,确保数据准确无误的传输。

USB3.0超速模块的协议层定义了包个数、包类型、主机与设备传输数据的应答规范和四种USB数据传输的方式。其作用是在链路层保证数据包的传输准确无误的基础上,管理主机与设备之间端到端的数据流,通过检测不同的设置,控制数据流按照该设置规定的方式传输。

2.2.2USB

3.0包介绍

●USB3.0使用包来传输信息,协议层定义了四种基本类型的数据包:

●链路管理包(Link Management Packet,LMP):只穿过一对直接连接的端口(链路

两端),主要用于管理链路。

●事物包(Transaction Packet,TP):穿过所有直接连接主机与设备的链路,用来控制

流式数据包,配置设备和集线器等。

●数据包(Data Packet,DP):穿过所有直接连接主机与设备的链路,数据包由两部

分组成,一个和TP包相似的数据头包(DPH)和带有数据块加上用来确保数据完整性的32为CRC的数据包(DDP)。

●同步时间戳包(Isochronous Timestamp Packet,ITP):被主机用来多点发送到激活的

链路上。

USB3.0主机与设备通信的最小单位是包,其中头包属于包的一部分。USB3.0协议规定上述各种包的头包的传输由(循环冗余校验码)来保证头包信息传输的准确性

CRC

[12]。CRC是一种常用的的错误检测码,编码器和错误检测电路均较容易实现,是高速串行传输中常用的一种编码方法。

USB3.0包以头包开始,其中链路管理包、事物包、同步时间戳包只包含头包。头包的长度为20B,包括12B长度的头信息和2B长度的CRC,2B长度的链接控制字(Link Control Word)和4B长度的头包帧。其中头信息中包含了包的类型、路由选择、设备地址等信息,2B的CRC用来对头信息进行保护,链接控制字中包含5b的CRC用于对链

接控制字的其他几位信息进行保护,头包帧是4个基于K标志的有序集合头包起始帧,被定义为3个连续的SHP标志后面跟着一个EPF标志。在协议层,头包帧是不可见的[13]。

USB3.0数据包由数据头包(DPH)与数据包有效载荷(DPP)组成,数据包有效载荷由数据包帧和可变长度的数据构成,数据包帧有8个K标志的有序集,一个有序集(four-symbol)作为数据包有效载荷的起始帧,一个有序集(four-symbol)作为数据包有效载荷的结束帧。数据区域包含0-1024B的数据,后面跟着4B的CRC-32。数据包应由数据包有效载荷与跟他相对应的数据头包无缝连接而成。数据包完整结构如图 2.2所示:

图 2.2 数据包完整结构

2.2.3USB

3.0数据传输类型

USB3.0有四种数据传输类型,分别为控制传输(control)、块传输(bulk)、中断传输(interrupt)和同步传输(isochronous transfer)。USB3.0作为USB2.0的升级版,它的四种数据传输类型也有了相应的升级,块传输最大包大小增加为1024B,控制传输端点最大包大小增加为512B。块传输还增加了流模式能力,控制传输端点不支持突发传输。突发传输即无需等待应答就能处理数据以提高传输效率,每个超速设备上的端点指示了它在必须等待一个明显握手之前能够发送/接受的包数量(称之为最大数据突发大小)。块传输、中断传输、同步传输可以突发 1~16(当最大突发大小为1时,对于同步传输,其最大包大小能为0-1024之间任意大小,对于中断端点,最大包大小可以在1-1024之间任意大小;如果最大突发大小为>1时,最大包大小只能为1024)。

(1)控制传输

控制传输的目的与特点与USB2.0协议完全相同。每个设备需要启动默认控制管道作为一个消息管道。这个管道用来进行设备初始化和管理,用来访问设备描述符和向设备请求对其进行操作。控制传输必须维持相同的在USB2.0中定义的请求(获取描述符等命令)。

控制端点有一个固定的最大控制传输数据包大小为512B,还有一个最大突发大小为1,这些最大值适用于在控制传输数据阶段的所有的数据事务处理。

设备没有方法为控制管道指示想要的带宽。主机通过权衡所有控制管道总线访问需求与在那些管道上挂起事务处理来提供一个最好的情况给客户软件和功能设备之间的传输。这个规则跟USB2.0相似。

超速需要保留有效的总线带宽给控制管道作为以下使用:

●控制传输事务处理可与其他被定义功能端点的事务处理一同被安排。

●控制传输的重试不能优先于其他最好情况的事务处理。

●如果有控制传输和块传输为多个端点挂起,根据一个主机控制器相关的公平规则,

不同端点的控制传输被选择服务。

●当一个控制端点传输一个流控制事件,主机会移除来自于被安排的活动端点。一旦

收到一个来自于设备准备好的通知,主机会对这个端点恢复传输。

这些要求允许主机与设备间的控制传输周期性的通过有最好条件的超速总线移动数据。

(2)块传输

块传输类型是用来支持数据量相当大的海量数据通信设备,标准USB块传输管道提供移动数据流的能力。超速可支持多倍流模式。超速块传输可对基于有限带宽的超速总线进行访问,可保证数据的发送,但是不保证带宽和发送时间,对块传输管道通信流没有强制固定的数据结构,块传输管道是一个流式管道,因此总是有通信流进出主机。如果一个应用需要一个双向块传输通信流,必须使用两个块传输管道(一个OUT,一个IN)。

块传输的最大数据包大小为1024B,可允许的块传输端点突发大小在1到16的范围之内。主机要确保发送给端点的数据包的数据量不能超过描述符中定义的的最大包大小,发送的突发数据包不能超过16个。块传输在端点发生以下情况时完成数据传输:

最高效的四旋翼无人机数据采集建模

最高效的四旋翼无人机 数据采集建模 CKBOOD was revised in the early morning of December 17, 2020.

最高效的四旋翼无人机数据采集建模 一、简介 近年来,微小型四翼无人机已经成为了无人飞行器研究领域的一个热点。它结构简单、机动性强、便于维护,能够在空中悬停、垂直起飞和降落。在军用和民用方面具有较大的潜在应用价值,国内外许多研究单位纷纷致力于四旋翼无人机飞行控制的架构设计与飞行控制研究,以实现四旋翼无人机的自主飞行。机载传感器系统是四旋翼无人机飞行控制系统的重要组成部分,它为机载控制系统提供可靠的飞行状态信息,是实现四旋翼无人机自主飞行的重要设备。 现在无人机应用最广的是倾斜摄影技术优势或者说最吸引用户的,就是利用倾斜摄影技术可以全自动、高效率、高精度、高精细的构建地表全要素三维模型。 二、四旋翼无人机特点 1、机动性能灵活,低空性能出色。能在城市、森林等复杂环境下完成各种任务。可完成空中悬停监视侦查。实现对动力要地低,能在狭小空间穿行,能垂直起降,对起降环境要求低。 2、对动力要求较小,产生的噪音低,隐蔽性能高,安全性能出色。四旋翼无人机采用四个马达提供动力,可使飞行更加稳定和精确。 3、结构简单,运行、控制原理相对容易掌握。 4、成本较低,零件容易更换,维护方便。

三、飞行软件 目前无人机种类繁多,针对无人机开发的飞控软件也有很多,目前比较好用的是DJI GS Pro、DJI GO4、Litchi Vue、Pix4d等。 四、数据采集,使用DJI GS pro 1、打开DJI GS pro软件,点击新建任务 2、点击测绘航拍区域模式 3、点击地图选点(飞行定点比较耗飞机电量,无特殊情况建议不使用) 4、点击屏幕就会出现一个航测区域,手动拖拽四个定点可以改变航测的面积和形状,同时也可以手动增加拐点,让航测面积更加的灵活多样。并且在右边的菜单栏里选择好对应的云台相机;设置好任务的高度,任务的高度和拍摄的清晰度,成图的分辨率有很大的关系;大面积的时候尽量选择等时间拍照,因为能上传的航点是有限的。 5、点击进入右侧菜单的高级选项之中,重新设置一下航测的重叠了,一般航向和旁向重叠率是700%和70%(最好不要低于70%);设置好云台俯仰角,正射影像图一般为-90°,拍摄3D立体时一般为-45°;设置好返航高度,确保返航时不会碰撞到障碍物。 6、点击右上角飞机左边更多选项,点击高级设置(地图优化限中国大陆地区使用打开);这点也是最关键的一点,这时候一定要点开中国大陆这个选项,不然飞行器的位置是偏移的。会导致航测任务区域整体偏移,有一部分任务没有拍摄到。

计算机应用基础知识概述

第1章计算机应用基础知识概述 第2讲计算机应用基础知识概述(二) 教学目标及基本要求: 1、掌握计算机软件系统的构成,软件的概念、特点及分类 2、了解指令、语言、程序的概念。 3、掌握计算机的基本工作原理。 教学重点: 软件的概念、特点,存储程序原理。 教学难点: 存储程序原理。 教学内容: 1、系统软件、应用软件 2、程序设计语言、计算机的指令、计算机的程序 3、计算机的工作原理、计算机的基本工作过程 教学时间: 1学时 主要内容: 1.3.3 计算机软件系统的构成 软件:在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料,主要由程序和文档两部分组成。1.系统软件 指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。它是为整个计算机系统所配置的、不依赖于特定应用领域的通用性软件。它扩大了计算机的功能,提高了计算机的工作效率。系统软件是不可少,一般由生产厂家或专门的软件开发公司研发,其他程序都在它的支持下编写和运行。系统软件主要包括操作系统和实用系统软件。 (1)操作系统 概念:操作系统(Operating System,OS)是直接运行在裸机上的最基本的系统软件,是系统软件的核心,其他软件必须在操作系统的支持下才能运行。它控制和管理计算机系统内各种软、硬件资源,合理有效地组织计算机系统的工作。 DOS、Unix、Windows(95、98,2000、xp等) (2)实用系统软件 ①语言处理程序 概念:将非机器语言的程序通过解释或翻译成与其相对应的机器指令后,使其被计算机执行。 要点: ●计算机只能直接识别和执行机器语言程序。非机器语言的程序必须通过解释或翻译 成与其相对应的机器指令后,才能被计算机执行 ●一般将用高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序,而将已翻译成机器语言的程 序称为目标程序,不同高级语言编写的程序必须通过相应的语言处理程序进行翻 译。 ●计算机将源程序翻译成机器指令时,通常有两种翻译方式:编译方式和解释方式, 具体如图1-7所示。

基于PDA的地下管线数据采集系统

基于PDA的地下管线数据采集系统 1、管线普查现状存在的主要问题 1)目前管线普查所采用的基本流程图(图1) 2)管线普查中目前存在的主要问题 (1)手工纸质记录维护难度大、查找困难: 由于纸质记录的局限性,当数据量增大时,对图纸记录维护和查询将变得越来越来困难,如果作业小组的草图没有及时的建立成内业数据库,则重号、错连、漏入等人为出错几率会直线增加。 (2)由外业管线探测到内业建立数据库,中间环节多,出错几率大:现有的管线普查流程可以看出,由外业管线探测到内业建立数据库,白天外业采集作业,晚上内业加班录入数据,现在还有的做法是同一管线属性(如埋深、管径数值型属性)事先记录在草图上,再由草图抄写管线探测手簿,然后根据管线探测手簿由内业人员建立成管线数据库,管线属性和连接关系至少经过两到三道工序才能建立到数据库中,在不同人员,不同工序的影响下,加大了的数据出错的几率。 (3)填写管线探测手簿与内业建库加大了内业处理工作量: 由于管线外业探测的不确定性,同一管线属性可能会多次进行修改,此过程在整个管线普查的过程持续存在。因此对每一项管线属性的修改必须同时修改草图、数据库、管线探测手簿,特别是对管线探测手簿的填写,平均必须抄写两遍以上或更多,加大了内业处理工作量。 (4)项目部无法对作业进度和各物探小组的作业情况进行全面跟踪掌握:对于纸质记录的外业管线探测手簿,如果没有及时进行整理或内业没有及时录入到数据库中,则项目部无法对实际已经完成的物探外业工作量进行情细的统计与查询,也无法对各物探小组每天的工作情况进行细致全面的进行跟踪了解。 2、系统总体介绍 1)为什么要采用PDA方式进行数据采集

2018计算机应用基础答案

期末作业考核 《计算机应用基础》 满分 100分 一、判断对错(每小题1分,共10分) ( √ )1(冯.诺依曼提出的计算机体系结构奠定了现代计算机的结构理论基础。( × )2(DOS操作系统是一个单用户多任务操作系统。 ( √)3(没有装配软件系统的计算机不能做任何工作, 4没有实际的使用价值。( × )4(Windows中的记事本和写字板都不能插入图片。 ( × )5(Windows回收站中的文件不占有硬盘空间。 ( √ )6(在Word中可以实现文字环绕图片的效果。 ( × )7(在Excel中,选取连续单元格必须用ALT键配合。 ( × )8(在PowerPoint中,只有备注视图和母版视图状态可以对母版进行编辑和修改。 ( √ )9(用户可以对某张幻灯片的背景进行设置而不影响其它幻灯片。 ( √)10(文件型病毒传染的对象主要是.COM和.EXE类型的文件。 二、计算题(每小题8分,共16分) 1(设汉字点阵为32×32,那么100个汉字的字形码信息需占用多少字节, 解:32×32?8×100,12800 2(将二进制数100101转换对应的十进制数和对应的十六进制数。 解:1)二进制100101?十进制的过程 方法: 二进制:1 0 0 1 0 1

权值:5 4 3 2 1 0 幂的底数:2 2 从右往左方向计算: 1×2o+0×2?+1×2?+0×2?+0×2+1×2=1+4+32=37 所以二进制数100101=37D 2)二进制100101?十六进制的过程 方法:每4位一组,即得: 0010 8421=2 0101 8421=4+1=5 45 两边合并得25 所以二进制100101=25H 三、简答题(每小题8分,共40分) 1(计算机由哪五部分组成,请解释各部分的功能,并画出它们的工作原理图。 答:计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。运算器是执行算术运算和逻辑运算的功能部件。控制器是按照人们预先确定的操作步骤,控制计算机各部件步调一致的自动工作的功能部件。存储器是用来存储信息的功能部件。输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序,并把它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。输出设备是用于将存放在内存中由计算机处理的结果转 3 变为所接受的形式。

数据采集系统

湖南工业大学科技学院 毕业设计(论文)开题报告 (2012届) 教学部:机电信息工程教学部 专业:电子信息工程 学生姓名:肖红杰 班级: 0801 学号 0812140106 指导教师姓名:杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日

题目:基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况,查阅文献资料,撰写1500~2000字左右的文献综述。 近年来,数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注,数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理,信号波形显示、自动报表生成等处理,这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统,基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观,性价比高、应用广泛等特点,可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化,智能家居等诸多领域。总之,无论在那个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就超高,取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务,就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号,并送入计算机,然后将计算得到的数据进行显示或打印,以便实现对某些物理量的监测,其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大,特别是随着技术的发展,可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡,存在无显示功能、无记忆存储功能等问题,其应用有很大的局限性,所以开发高性能的,具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展,,一些高性能的电子芯片不断推出,为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便,单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点,这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便,无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片,这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点,有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现,不仅因为芯片价格便宜,能够降低系统设计的成本,而且可以取代以前繁琐的设计方法,提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品,数据采集器的研制已经相当成熟,而且数据采集器的各类不断增多,性能越来越好,功能也越来越强大。 在国外,数据采集器已发展的相当成熟,无论是在工业领域,还是在生活中的应用,比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器,它既可单独使用又可和计算机连接使用,它具有多种测量

无人机激光雷达扫描系统

Li-Air无人机激光雷达扫描系统 Li-Air无人机激光雷达扫描系统可以实时、动态、大量采集空间点云信息。根据用户不同应用需求可以选择多旋翼无人机、无人直升机和固定翼无人机平台,可快速获取高密度、高精度的激光雷达点云数据。 硬件设备 Li-Air无人机激光雷达系统可搭载多种类型扫描仪,包括Riegl, Optech, MDL, Velodyne等,同时集成GPS、IMU和自主研发的控制平台。 图1扫描仪、GPS、IMU、控制平台 无人机激光雷达扫描系统设备参数见表格1: 表格 1 Li-Air无人机激光雷达扫描系统 图2 八旋翼无人机激光雷达系统图3 固定翼无人机激光雷达系统 设备检校

公司提供完善的设备检较系统,在设备使用过程中,定期对系统的各个组件进行重新标定,以保证所采集数据的精度。 图1扫描仪检校前(左)扫描仪检校后(中)检校前后叠加图(右) 图4(左)为检校前扫描线:不连续且有异常抖动;图4(中)为检校后扫描线:数据连续且平滑变化;图4(右)为检校前后叠加图,红线标记的部分检校效果对比明显。 图5从左至右依次为校正前(侧视图)、校正后(侧视图)、叠加效果图图5(左)为检校前扫描线:不在同一平面;图4(中)为检校后扫描线:在同一平面;图4(右)为检校前后叠加图。 成熟的飞控团队 公司拥有成熟的软硬件团队以及经验丰富的飞控手,保证数据质量以及设备的安全性,大大节约了外业成本和时间。

图6无人机激光雷达系统以及影像系统 完善的数据预处理软件 公司自主研发的无人机系统配备有成套的激光雷达数据预处理软件Li-Air,该软件可对无人机实时传回的激光雷达数据进行航迹解算、数据生成、可视化等。 图7 Li-Air数据预处理功能 成功案例 2014年7月,本公司利用Li-Air无人机激光雷达扫描系统进行中关村软件园园区扫描项目,采集园区高清点云以及影像数据。飞行高度200m,点云密度约50点/平方米,影像地面分辨率为5cm。通过POS数据解算,完成对点云和影像数据的整合,得到地形信息和DOM等。

数据采集系统数据库.

create table treaty_table ( TID INT identity(1,1, Tname varchar(20, F-route varchar(50, period int, filename varchar(50, Type_ID INT, constraint PK_TREATY_TABLE primary key (TID create table type_table ( Type_ID INT identity(1,1, typename varchar(20, bourse varchar(40, constraint PK_TYPE_TABLE primary key (Type_ID ; create table CY_table ( CY_ID INT identity(1,1, MF varchar(20, pt datetime, Type_ID INT, constraint PK_CY_TABLE primary key (CY_ID ; create table Time_table ( Time_ID INT identity(1,1, DATE DATETIME, constraint PK_TIME_TABLE primary key (Time_ID ; create table K_table ( Root_ID INT identity(1,1, Type_ID INT, period INT, date datetime, rootnum INT, constraint PK_K_TABLE primary key (Root_ID ; create table Min1_table ( Min1_ID INT identity(1,1, treaty_name varchar(20, date datetime, open money, Close money, Heigh money, low money, Vol money, OPI money, S money, constraint PK_MIN1_TABLE primary key (Min1_ID ; create table Min5_table ( Min5_ID INT identity(1,1, treaty_name varchar(20, date datetime, open money, Close money, Heigh money, low money, Vol money, OPI money, S money, constraint PK_MIN1_TABLE primary key (Min5_ID ; create table Min15_table ( Min15_ID INT identity(1,1, treaty_name varchar(20, date datetime, open money, Close money, Heigh money, low money, Vol money, OPI money, S money, constraint PK_MIN1_TABLE primary key (Min15_ID ; create table Min30_table ( Min30_ID INT identity(1,1, treaty_name varchar(20, date datetime, open money, Close money, Heigh money, low money, Vol money, OPI money, S money, constraint PK_MIN1_TABLE primary key (Min30_ID ; create table Hour1_table ( H our1_ID INT identity(1,1, treaty_name varchar(20, date datetime, open money, Close money, Heigh money, low money, Vol money, OPI money, S money, constraint PK_MIN1_TABLE primary key (Hour1_ID ; create table Hour4_table ( Hour4_ID INT identity(1,1, treaty_name varchar(20, date datetime, open money, Close money, Heigh money, low money, Vol money, OPI money, S money, constraint PK_MIN1_TABLE primary key (Hour4_ID ; create table Day_table ( Day_ID INT identity(1,1, treaty_name

无人机数据传输系统-手册

1.概论: 无人机,即无人驾驶的飞机。是指在飞机上没有驾驶员,只是由程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机。它装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等,通过这些系统可以实现远距离飞行并得以控制。无人机与有人驾驶的飞机相比而言,重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好,特别宜于执行危险性大的任务,因此被广泛应用。 二、无人机的特点及技术要求 无人机没有飞行员,其飞行任务的完成是由无人飞行器、地面控制站和发射器组成的无人机系统在地面指挥小组的控制一下实现的。据此,无人机具有以下特点: (1)结构简单。没有常规驾驶舱,无人机结构尺寸比有人驾驶飞机小得多。有一种无尾无人机在结构上比常规飞机缩小40%以上。重量减轻,体积变小,有利于提高飞行性能和降低研制难度。 (2)安全性强。无人机在操纵人员培训和执行任务时对人员具有高度的安全性,保护有生力量和稀缺的人力资源。可以用来执行危险性大的任务。 (3)性能提高。无人机在设计时不用考虑飞行员的因素。许多受到人生理和心理所限的技术都可在无人机上使用,从而突破了有人在机的危险,保证了飞行的安全性。 (4)一机多用,稍作改进后发展为轻型近距离对地攻击机。

(5)采用成熟的发动机和主要机载设备,以减少研制风险与经费投入,加快研制进度。联合研制以减小投资风险、解决经费不足有利于扩大出口及扬长技术与设备优势。 (6)研制综合训练系统。技术要求有: (1)信息技术包括信息的收集和融合,信息的评估和表达,防御性的信息战、自动目标确定和识别等; (2)设备组成包括低成本结构、小型化及模块化电子设备、低可见性天线、小型精确武器、可储存的高性能发动机及电动作动器等; (3)性能实现包括先进的低可见性和维护性技术、任务管理和规划、组合模拟和训练环境等。 三、无人机系统按照功能划分,主要包括四部分: (1)飞行器系统 包括空中和地面两大部分。空中部分包括:无人机、机载电子设备和辅助设备等,主要完成飞行任务。地面部分包括:飞行器定位系统、飞行器控制系统、导航系统以及发射回收系统,主要完成对飞行器的遥控、遥测和导航任务,空中与地面系统通过数据链路建立起紧密联系。 (2)数据链系统 包括:遥控、遥测、跟踪测量设备、信息传输设备、数据中继设备等用以指挥操纵飞机飞行,并将飞机的状态参数及侦察信息数据传到控制站。 (3)任务设备系统 包括:为完成各种任务而需要在飞机上装载的任务设备。

计算机应用基础知识总结

计算机应用基础知识总结 第一章 1. 1946年第一台电子计算机ENIAC(埃尼阿克)在美国问世。 2. 计算机的时代划分:电子管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路 计算机时代和大规模集成电器计算机时代。 3. 计算机的主要应用:网络应用电子商务科学计算 4. CAD计算机辅助设计CAM计算机辅助制造CAT计算机辅助测试 CAI计算机辅助教学 5. 计算机的特点:运算速度快,、计算精度高,存储量大、记忆功能强,具 有逻辑判断能力、运算自动化。 6. 计算机系统有硬件系统和软件系统两大部分组成。 7. 硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 8. 控制器和运算器合成为中央处理器CPU CPU和内存又称为主机。 输入设备和输出设备又统称为外部设备。 9. 运算器的运算分为算术运算和逻辑运算。 10. 存储器按功能不同可分为内存储器和外存储器。 11. 内存储器又称为内存或主存,主要用来存放CPU工作时用到的程序和数据 及计算后得到的结果:CPU只能直接访问内存,外存中数据需要先调入内存再读取。 12. 随机存储器(RAM)允许用户随时进行数据读写的存储器,断电后数据全 部丢失。 13. 只读存储器(ROM)只允许用户读取数据,不能写入数据的存储器,断电后数据不丢失。 14. 外存储器主要用来存放需要长期保存的程序和数据。 15. 软磁盘又称软盘速度慢容量小;硬磁盘又称硬盘,寿命长、存储量大。 16. 速度、容量、价格:硬盘>光盘>软盘 17. 高速缓存 18. 计算机主要的输入设备有键盘和鼠标;主要的输出设备有显示屏和打印机。 19. 微机的总线根据功能不同可分为地址总线、数据总线和控制总线三类。 20. 软件是各种程序的总称,不同的功能的软件由不同的程序组成,这些程序 经常被存储在计算机的外存储器中,需要使用时装入内存使用。 21. 微机软件系统通常可以分为系统软件和应用软件2大类。 22. 系统软件是微机必备软件,它是操作使用计算机的基础。操作系统是最重 要的系统软件。 23. 应用软件是人们为了解决某种问题而专门设计的各种各样的软件。 24. 计算机操作系统有:DOS操作系统、Windows操作系统、Unix操作系统、 Linux操作系统。 25. 计算机性能指标:字长、速度、容量、带宽、版本和可靠性。 26. 计算机中的数据、信息都是以二进制形式编码表示的。 27. 二进制八进制十进制十六进制 28. 二进制的优越性:技术可行性、运算简单性、温和逻辑性。

基于PDA的数据采集系统方案

基于PDA的地下管线数据采集系统流程图

1.1概述 在地下管线的生成过程中,取全,取准野外各项原始管线资料信息,是地下管线野外数据采集的主要要求之一,其数据采集的容包括空间定位信息,大量文字描述信息,所涉及的信息种类多,容复杂,信息量大,受人为因素的影响大.目前野外管线数据采集基本维持着野外记录本手写记录的工作方式,这种传统的方法越来越不适应当今信息时代的要求.嵌入式GIS应用于野外数据采集具有无可比拟的优势.基于嵌入式GIS的地下管线野外数据采集系统,是集PDA和嵌入式GIS技术于一身的新型系统,具有便于携带,易于掌握的特点,可改变传统的野外数据采集的工作方式.提高地下管线管理的质量和效率 在Windows Mobile 5.0为系统平台上开发而成。系统在总结现有地下管线普查作业方法的基础上,以提高作业效率、保证数据成果质量为目标,实现数据采集跟踪与外业紧密衔接,优化和改善了传统作业流程,为推进和提升地下管线普查外业一体化流程奠定了基础。 1、管线普查现状存在的主要问题 1)目前管线普查所采用的基本流程图(图1) 2)管线普查中目前存在的主要问题 (1)手工纸质记录维护难度大、查找困难: 由于纸质记录的局限性,当数据量增大时,对图纸记录维护和查询将变得越来越来困难,如果作业小组的草图没有及时的建立成业数据库,则重号、错连、漏入等人为出错几率会直线增加。 (2)由外业管线探测到业建立数据库,中间环节多,出错几率大: 现有的管线普查流程可以看出,由外业管线探测到业建立数据库,白天外业采集作业,晚上业加班录入数据,现在还有的做法是同一管线属性(如埋深、管径数值型属性)事先记录在草图上,再由草图抄写管线探测手簿,然后根据管线探测手簿由业人员建立成管线数据库,管线属性和连接关系至少经过两到三道工序才能建立到数据库中,在不同人员,不同工序的影响下,加大了的数据出错的几率。(3)填写管线探测手簿与业建库加大了业处理工作量:

无人机城市可视化管理系统方案

无人机的城市可视化管理系统技术方案书

目录 1. 项目背景............................................................................................................................... - 1 - 2. 系统结构............................................................................................................................... - 2 - 2.1硬件系统......................................................................................................................... - 3 - 2.1.1 巡检无人机......................................................................................................... - 3 - 2.2软件系统 (6) 2.2.1 账户注册、登录...................................................................... 错误!未定义书签。 3. 售后及运维......................................................................................................................... - 14 - 4. 相关案例............................................................................................................................. - 14 - 5. 公司介绍.................................................................................................... 错误!未定义书签。

基于Web 的远程监控与数据采集系统

第32卷第4期电子科技大学学报V ol.32 No.4 2003年8月 Journal of UEST of China Aug. 2003 基于Web的远程监控与数据采集系统 陈 新* (郑州轻工业学院信息与控制工程系郑州 450002) 【摘要】分析了监控系统的发展趋势,提出了一种基于Web技术的远程监控与数据采集系统的设计方案。Web 数据库采用ASP技术实现,远程智能终端采用单片机系统实现,用户可以通过浏览器实现对现场设备状态的监控。 该设计方案在实现铁路供水监控系统中取得了成功,通过控制网和Internet的结合,实现了集控制、管理、信息、 网络于一体的企业综合自动化。 关键词监控系统; Web数据库; 服务器; ASP技术 中图分类号TP277 文献标识码 A Application of Long Distance Supervisory Control and Data Acquisition System Based on Web Chen Xin (Dept. of Information and Controlling Eng., Zhengzhou Inst. of Light Ind., Zhengzhou 450002) Abstract In this paper, the development trend and the general significance of the supervisory control system is analyzed, and also a design project of water supply’s supervisory control and data acquisition system based on Web is introduced. The Web database adopts ASP technology to realize, and the long distance intelligent terminal uses MCU system. The user can supervise and control the water supply’s equipments though the browser. The design has met with success in the system of railway water supply’s supervisory control. Though the combination between control network and Internet, the corporation can achieve its automation with control, management, information and network together. Key words supervisory control system; Web database; service; ASP technology 监控系统是集计算机技术、控制技术、网络技术为一体的高新技术产品,具有控制功能强、操作简便和可靠性高等特点,可以方便地用于工业装置的生产控制和经营管理。监控技术经过了单机监控系统、集中式监控系统和网络范围内的远程监控三个发展阶段。远程监控是指本地计算机通过网络系统对远端的控制系统进行监测和控制[1],其中基于Web的远程监控与数据采集(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)模式成为当前监控系统的发展趋势[2]。同时,随着社会的发展,人们对水利供应、电力供应、环境监测、城市燃气供应、集中供热以及银行防盗等系统的正常运行提出了更高的要求。以上系统的特点是站点分布较为分散,而站点的正常运行又极为重要。以铁路沿线供水为例,其供水站点的分布很广,传统的人工现场监控浪费人力物力,效率低下,所以研制开发低成本、高可靠性、配置灵活,适用范围广的远程监控系统具有普遍的意义和实用价值。本文结合某铁路局沿线供水监控项目,开发了基于Web的远程监控与数据采集的系统方案。 1 系统整体说明 基于Web的远程监控系统可分为现场监控(智能终端)、监控中心(包括通信模块、数据库服务器、Web服 2002年11月12日收稿 * 男 43岁硕士副教授主要从事过程控制方面的研究

数据采集与监控系统

1.1 数据采集与监控系统(SCADA) 概述 基于Rt-PI实时数据库平台的SCADA/EMS系统是集国际先进的实时数据库平台系统Rt-PI、CIM(Common Information Model)模型和ISM(Integrated System Model)模型为一体的具有完全开放结构的一体化系统。基于Rt-PI数据库平台的SCADA/EMS系统具有许多鲜明的技术特色和应用优势。 产品特点 高可靠性:基于Rt-PI数据库平台的SCADA/EMS系统具备高可靠性,实践 证明,其可靠性不低于99.99%,可用性系数不低于99.99%。 高移植性,跨平台技术:支持各种硬件和操作系统平台,而无需改变操作系 统内核。 实时性和高缩放性:该系统采用Rt-PI大容量高速实时数据库平台系统,与 其它SCADA/EMS系统截然不同,真正实现了SCADA/EMS数据的实时性和高缩放性。 中间件技术:该系统广泛使用中间件技术,使软件易于扩展和维护。 方便快捷、统一完善的人机界面等。 高开放性:该系统支持用户的二次开发、第三方软件,对用户完全开放。

SCADA/EMS体系架构 产品功能 支撑软件功能 ◆Rt-PI实时数据库平台系统◆画面编辑管理系统 ◆报表管理系统◆分布式环境支撑软件 ◆应用程序接口◆事件管理 SCADA软件功能

多数据源 ◆ RTU数据◆人工设定的数据 ◆标准时钟数据及频率值◆下级调度中心转发的数据 ◆上级调度中心转发的外部电网的数据 数据类型 ◆模拟量:包括频率、电压、电流、有功功率、无功功率、温度等 ◆状态量: 包括开关、刀闸、事故总信号、保护信号、SCADA系统设备运行状态等 ◆脉冲电度量◆事故顺序记录 数据处理 ◆模拟量合理性检查,包括越限检查、数据过滤、旁路代用 ◆状态量变位检查、性质判别、数据过滤、事件记录 ◆脉冲量按单个测点和全网总加、统计 ◆强大的统计和计算功能 ◆对多源数据的有效性校验、自动替换、自动恢复 ◆提供基本计算函数、用户定义函数 ◆数据标识和人工置数 历史应用 ◆系统提供对历史数据的保存、处理及统计分析。 ◆系统提供诸如SQL、ODBC等标准访问方式,供用户的应用软件访问历史数据库。 事件/报警处理 ◆可按紧急程度和内容分级与分类◆支持多种报警方式 ◆事件顺序记录(SOE) 控制功能 ◆SBO(Select Before Operation)◆增量控制 ◆设点控制 其它功能 ◆时钟同步◆事故追忆(PDR)

无人机数据后处理软件

无人机航测软件配置方案 一、无人机航测数据特点: 二、影像像幅小,影像数量多;受限于无人机姿态稳定性,影像旋偏角大;非量测性相 机焦距短,影像投影差变形大,并且影像畸变差较大;POS精度低;以上均对后期处理软件具有很高的要求。 二、针对无人机航测数据特点在数据处理中需要解决的几个关键问题: 1).影像同名点匹配问题,尤其是弱纹理地区,如沙漠、林地、山地、水田等区域 2).空三成果精度保证问题 3).空三成果与采集软件的匹配问题 4).软件操作简单易用,自动化程度高 三、国内外无人机数据处理软件对比 进口

国产:

四、推荐软件介绍 结论依据:通过分析市面上的无人机后处理软件的特点,结合市场用户的试用情况及经验积累如南宁勘察测绘地理信息院,遵义水利水电勘测设计研究院(湄潭县高台水库1:1000地形图测量项目,中桥水库1:1000地形图测量项目),中国电建成都勘察设计研究院有限公司,中国电建西北勘测设计研究院有限公司,软件选型上采用多种软件组合的方式,数据预处理采用美国Trimble公司UASMaster软件,采用UASMaster软件做完同名点匹配后采用德国Inpho公司Inpho软件MATCH-AT功能进行空三加密,空三加密后的成果导入航天远景公司Mtrix系列或四维公司JX4系列测图系统进行测图,这是实现高效高精度成果的最佳方式也是经过大量生产验证过经验方案。 UASMaster软件介绍 该软件在非摄影测量人员接近黑匣子的简单工作流与摄影测量专家的工作流之间架起了桥梁,填补了他们之间的空缺。UASMaster包含先进的技术,这种技术经过定制,能从UAS 的数据特性中给出高质量的结果。它很容易集成到Inpho软件的摄影测量工作流和第三方工作流中。 UASMaster具有开放市场的理念,几乎能处理来自任何UAS硬件供应商的数据。它可以处理固定翼无人机和直升无人机系统所获得的数据。甚至对于处理飞艇和其它类型无人机系统所采集的数据,也证明该软件是成功的。 主要特点 集成到单一产品中的完整的摄影测量工作流程 快速黑盒子处理或者通过预设的质量优化与性能优化的多步骤处理

计算机应用基础知识概述

第1章 计算机应用基础知识概述 第2讲 计算机应用基础知识概述(二) 教学目标及基本要求: 1、掌握计算机软件系统的构成,软件的概念、特点及分类 2、了解指令、语言、程序的概念。 3、掌握计算机的基本工作原理。教学重点: 软件的概念、特点,存储程序原理。教学难点: 存储程序原理。教学内容: 1、系统软件、应用软件 2、程序设计语言、计算机的指令、计算机的程序 3、计算机的工作原理、计算机的基本工作过程教学时间: 1学时 主要内容: 1.3.3 计算机软件系统的构成 软件:在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料,主要由程序和文档两部分组成。 1.系统软件 指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。它是为整个计算机系统所配置的、不依赖于特定应用领域的通用性软件。它扩大了计算机的功能,提高了计算机的工作效率。系统软件是不可少,一般由生产厂家或专门的软件开发公司研发,其他程序都在它的支持下编写和运行。系统软件主要包括操作系统和实用系统软件。(1)操作系统 ? 概念:操作系统(Operating System ,OS )是直接运行在裸机上的最基本的系统软件, 是系统软件的核心,其他软件必须在操作系统的支持下才能运行。它控制和管理计算机系统内各种软、硬件资源,合理有效地组织计算机系统的工作。 ? DOS 、Unix 、Windows (95、98,2000、xp 等) (2)实用系统软件 ① 语言处理程序 ? 概念:将非机器语言的程序通过解释或翻译成与其相对应的机器指令后,使其被计算机 执行。 ? 要点: ● 计算机只能直接识别和执行机器语言程序。非机器语言的程序必须通过解释或翻译 成与其相对应的机器指令后,才能被计算机执行 ● 一般将用高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序,而将已翻译成机器语言的程 序称为目标程序,不同高级语言编写的程序必须通过相应的语言处理程序进行翻译。 ● 计算机将源程序翻译成机器指令时,通常有两种翻译方式:编译方式和解释方式, 具体如图1-7所示。 图1-7 计算机语言处理程序的翻译过程 ● 经编译方式编译的程序执行速度快、效率高。 ● 语言处理程序主要有:汇编程序、解释程序和编译程序。汇编程序用来处理汇编语

最高效的四旋翼无人机数据采集建模

最高效的四旋翼无人机数据采集建模 一、简介 近年来,微小型四翼无人机已经成为了无人飞行器研究领域的一个热点。它结构简单、机动性强、便于维护,能够在空中悬停、垂直起飞和降落。在军用和民用方面具有较大的潜在应用价值,国内外许多研究单位纷纷致力于四旋翼无人机飞行控制的架构设计与飞行控制研究,以实现四旋翼无人机的自主飞行。机载传感器系统是四旋翼无人机飞行控制系统的重要组成部分,它为机载控制系统提供可靠的飞行状态信息,是实现四旋翼无人机自主飞行的重要设备。 现在无人机应用最广的是倾斜摄影技术优势或者说最吸引用户的,就是利用倾斜摄影技术可以全自动、高效率、高精度、高精细的构建地表全要素三维模型。 二、四旋翼无人机特点

1、机动性能灵活,低空性能出色。能在城市、森林等复杂环境下完成各种任务。可完成空中悬停监视侦查。实现对动力要地低,能在狭小空间穿行,能垂直起降,对起降环境要求低。 2、对动力要求较小,产生的噪音低,隐蔽性能高,安全性能出色。四旋翼无人机采用四个马达提供动力,可使飞行更加稳定和精确。 3、结构简单,运行、控制原理相对容易掌握。 4、成本较低,零件容易更换,维护方便。 三、飞行软件 目前无人机种类繁多,针对无人机开发的飞控软件也有很多,目前比较好用的是DJI GS Pro、DJI GO4、Litchi Vue、Pix4d等。 四、数据采集,使用DJI GS pro 1、打开DJI GS pro软件,点击新建任务 2、点击测绘航拍区域模式

3、点击地图选点(飞行定点比较耗飞机电量,无特殊情况建议不使用) 4、点击屏幕就会出现一个航测区域,手动拖拽四个定点可以改变航测的面积和形状,同时也可以手动增加拐点,让航测面积更加的灵活多样。并且在右边的菜单栏里选择好对应的云台相机;设置好任务的高度,任务的高度和拍摄的清晰度,

计算机应用基础完整版

计算机应用基础集团标准化办公室:[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

期末作业考核 《计算机应用基础》 满分100分 一、判断对错(每小题1分,共10分) (√)1.冯.诺依曼提出的计算机体系结构奠定了现代计算机的结构理论基础。 (×)2.DOS操作系统是一个单用户多任务操作系统。 (√)3.没有装配软件系统的计算机不能做任何工作,没有实际的使用价值。 (×)4.Windows中的记事本和写字板都不能插入图片。 (×)5.Windows回收站中的文件不占有硬盘空间。 (√)6.在Word中可以实现文字环绕图片的效果。 (×)7.在Excel中,选取连续单元格必须用ALT键配合。 (×)8.在PowerPoint中,只有备注视图和母版视图状态可以对母版进行编辑和修改。 (×)9.用户可以对某张幻灯片的背景进行设置而不影响其它幻灯片。 (√)10.文件型病毒传染的对象主要是.COM和.EXE类型的文件。 二、计算题(每小题8分,共16分) 1.设汉字点阵为32×32,那么100个汉字的字形码信息需占用多少字节? 2.将二进制数100101转换对应的十进制数和对应的十六进制数。 三、简答题(每小题8分,共40分) 1.计算机由哪五部分组成?请解释各部分的功能,并画出它们的工作原理图。 答:计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。运算器是执行算术运算和逻辑运算的功能部件。控制器是按照人们预先确定的操作步骤,控制计算机各部件步调一致的自动工作的功能部件。存储器是用来存储信息的功能部件。输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序,并把它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。输出设备是用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所接受的形式。 2.简述什么是裸机? 答:把电脑的各个配件简单的组装了起来,而没有装上任何软件叫裸机 3.INTERNET提供的服务有哪些? 答:INTERNET提供的服务功能有电子邮件(E-mail)、WWW(WorldWideWeb)、文件传输(FTP)、远程登录(TELNET)、菜单式检索器(Gopher)、查询(Archie)、 WIAS(WideAreaInformationService)、电子公告板(BBS)、电子论坛、名录服务等。 4.在Word中如何输入“二○一○年”的字样,有几种简便方法? 5.

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