使用雨珠S設(shè)備的一點經(jīng)驗成果--電子之光

目前基于雨珠S片上儀器集成平臺，我們成功完成了生產(chǎn)場所健康監(jiān)測儀，具體設(shè)備如圖：

此作品目前主要完成了三個方向的工作。第一，能夠?qū)τ谠O(shè)備健康情況進行實時監(jiān)測，避免出現(xiàn)故障，對于工作設(shè)備的工作溫度，設(shè)備的振動情況以及工作噪聲進行監(jiān)測和播報，同時加裝攝像頭，能夠全面觀察設(shè)備運行情況。第二，能夠?qū)τ谠O(shè)備的工作環(huán)境進行檢測，力求減小外部環(huán)境對于設(shè)備工作的影響，本設(shè)備加裝溫濕度傳感器實現(xiàn)溫度，濕度要素的測量，為對外部環(huán)境加以控制提供依據(jù)。第三，改進工作場所環(huán)境，對于相關(guān)設(shè)備工作產(chǎn)生噪音以及次聲波進行主動降噪處理，提高工作的效率。設(shè)備具體裝置如圖所示。

針對雨珠S豐富的通訊接口和電壓源，我們完成主板設(shè)計，其包括7個外界模塊接口和三個功能模塊，包括溫濕度計接口，麥克風(fēng)音頻采集接口以及TTS語言播報等部分。對于外接分模塊的設(shè)計，具有包括咪頭采集板，揚聲器功放模塊在內(nèi)的7個功能模塊。
主板

外界模塊

溫濕度計

喇叭功放模塊

麥克風(fēng)音頻采集模塊

咪頭音頻采集模塊

紅外溫度模塊

激光測振模塊

TTS語言播報模塊

在硬件總體設(shè)計中，我們利用了程控電源供電，采用雨珠S模擬輸入輸出功能實現(xiàn)了對于激光測振和兩級音頻信號的采集和降噪信號的輸出，使用串口功能實現(xiàn)了語音播報，通過USBHUB，對于攝像頭的圖像進行了采集。我們對于雨珠S設(shè)備提供的數(shù)字IO和電壓源的使用率達到了100%”，此外借助了IIC，UART，RS485和單總線協(xié)議進行通訊，充分發(fā)揮了雨珠S設(shè)備的功能和開發(fā)潛力。

軟件的開發(fā)，我們使用的是雨珠S設(shè)備SDK的Python接口，實現(xiàn)了系統(tǒng)所需的各個功能。并結(jié)合PyQt完成了簡潔易用的UI設(shè)計。

雨珠S對于Python接口的良好支持，對于原型開發(fā)更加如虎添翼，才使得我們能夠在這有限的時間內(nèi)完成了系統(tǒng)開發(fā)。在PC端控制上，完成了包括子線路無限循環(huán)，系統(tǒng)自檢使能，雨珠參數(shù)修改等六方面內(nèi)容，建立了功能實現(xiàn)的總體框架。

云編譯功能使得雨珠S設(shè)備的使用更加靈活多變，可輕松應(yīng)對更多未知的非標(biāo)準(zhǔn)化的時序，大大加快了設(shè)備原型的開發(fā)。比如我們組在對于紅外溫度信號采集模塊進行設(shè)計時，發(fā)現(xiàn)此模塊的IIC時序與系統(tǒng)內(nèi)置的傳統(tǒng)IIC協(xié)議不兼容，無法正常驅(qū)動此模塊。主要矛盾在于標(biāo)準(zhǔn)IIC協(xié)議的起始位和停止位都是成對出現(xiàn)，導(dǎo)致發(fā)送完讀取寄存器地址后的Restart信號前多了一個停止位，造成數(shù)據(jù)采集失敗。經(jīng)過云編譯進行邏輯結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實現(xiàn)了對于時序的精確控制，成功解決了停止點的問題。

目前云編譯的功能實現(xiàn)了包括UART收發(fā)狀態(tài)機，UART幀數(shù)據(jù)收發(fā)機在內(nèi)的6種狀態(tài)機，如圖是紅外部分IIC協(xié)議的時序狀態(tài)機。

此外，我們在整個系統(tǒng)開發(fā)過程中，做了大量的實驗和數(shù)據(jù)分析，比如這里給出的角度，距離對于降噪效果影響的實驗結(jié)果

同時，我們使用fxlms算法進行了仿真，得到了良好的降噪效果

雨珠S設(shè)備方便靈活，SDK支持Python，C，Labview三種開發(fā)接口，有上百個底層API。能夠勝任多種功能，多種設(shè)備的原型開發(fā)與實驗測量。特別是其提供的云編譯功能，更加突出了其靈活性，可以實現(xiàn)更加個性化的設(shè)計與開發(fā)。
我們在本項目中，雨珠S設(shè)備提供的數(shù)字IO和電源的使用率達到了100%。我們完成了6項主要功能，其中兩項功能用到的傳感器與驅(qū)動器為自主研發(fā)。完成了包括主板在內(nèi)的三套電路板的設(shè)計開發(fā)。在下一步我們還將完成溫濕度模塊的開發(fā)和更好降噪水平的實現(xiàn)，更加充分發(fā)揮云編譯的功能。

審核編輯 黃宇