从地震报道看监控在突发新闻事件中作用

来源：慧聪网安防行业频道

   5月12日晚上在家看新闻，前线发回的均是关于此次四川汶川地震灾害的报道。纵眼一看，有影像资料的新闻均是记录事发后灾区人们在户外躲避的情况（因灾害情况还没拍到）。而关于地震发生时的一些状况则都是当地记者本人当时的感受和对众人的事后采访。没有一条记录地震发生时的画面。然而，突然有一条新闻让作安防的我眼前一亮，这条新闻是当地一家监控所记录的地地震发生时大楼的震动情况，从画面看，大楼摇晃了一下，持续了有十几秒钟，这让我们清晰的体会到了地震当时到底有多厉害。看完这条新闻，我有些激动，感到作为安防人的一丝自豪。

    我们不能埋怨那些新闻记者，因为这突发事件，短短的几秒钟的时间还不能让他们来得及掏出手机的相机。他们已经很敬业，为我们采访到了很多宝贵的事例，拍下了很多珍贵的镜头。在这种情况下，遍布大街小巷，企事业单位的监控24小时随时待命，在紧急时刻就成了我们索取宝贵资料的重要武器。

    我不禁让我想起了前不久发生在西藏的314事件，在那次事件中我也看到了监控录像拍下的一幕。在那次事件中，西藏自治区政府门口传达室的监控就录下了暴徒在政府大楼打砸抢烧的暴行，这为揭露藏独分子的本质起到了重要作用。

    在现在的社会中，监控离人们越来越近，而且它所发挥的作用已不仅仅是治安防范，也不仅仅是案发事件的事后取证。监控在一些突发事件中越来越发挥它的重要作用，可以想见，作为监控它能发挥的作用会更多。在年初的自然灾害中，现在的IP视频监控让在远在台湾的同胞通过实时监控看到了上海街道的受灾状况，随着视频监控技术的不断成熟，相信，监控也将在远程控制等更多方面为突发事件的处理提供更多快速有力的帮助，为突发事件的处理赢得得更多宝贵的时间，而且我们也相信，它的作用也不仅于此！

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视频监控应用的存储之道

新一代视频监控管理系统与前几代视频监控系统的根本区别在于，其不再局限于简单地完成对视频信号的处理、传输、控制，其核心乃是对基于IP网络的多媒体信息（视频/音频/数据）提供一个综合、完备的管理监控控制平台。

网络多媒体视频服务器（Network Media Video Server，NMVS）负责前端的视频监控处理部分，它同时具备了网络视频服务器的网络传输功能和硬盘录像机的存储功能（VideoServer+DVR），NMVS是一种对视频、音频、数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在视频监控、网络教学、IP视频会议、视频直播及视频点播等方面都有广泛的应用。NMVS采用先进的MPEG—4或H.264等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求。

视频监控系统的需求特点

视频监控对存储需求有几个特点：

1. 视频监控对存储的容量需求弹性比较大，存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加容量需求。

2. 视频监控对存储的性能要求不高，但是需要能够满足长时间的视频监控连续数据读写，数据流量大但访问请求数量低。

3. 数据保存周期短，一般的监控场所数据保存一定时间（如1个月）以后便可以删除。

根据视频监控系统对存储系统的要求，便可以针对不同的需求特点制定不同的视频监控存储解决方法。

分布式独立视频存储
此类视频监控需求的特点是视频监控数据量小，数据采集点分散，视频监控设备投资有限，数据保存周期短，数据安全要求不高。采用DAS连接方式为每台视频监控服务器或工控机直接挂接一台外置存储设备供存储扩展。这种方式一次性采购成本较低，小规模维护成本也在可控范围内，但不便于扩展，维护成本会随视频监控规模的扩大而迅速增长。
适合此类存储解决方案的有社区视频监控系统、校园视频监控系统、中小型企业视频监控系统、偏远地区视频监控系统等。

集中式网络视频存储
此类视频监控需求的特点是数据量大，视频线路广泛而相对集中，视频监控密度高、数据保存周期长，视频监控的数据安全要求高。采用SAN连接方式让每台视频监控服务器或工控机直接接入到SAN存储网络中，使用集中存储设备。这种方式一次性采购成本较高，便于扩展，长期维护成本低。

适合此类存储解决方案的有安全部门视频监控系统、城市道路指挥中心、高速公路视频监控中心等。

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VxWorks嵌入式系统下视频监控系统通信的研究

摘要:通过嵌入式实时操作系统(VxWorks) ,实现了视频监控系统的解决方案. 研究了VxWorks 系统下实现设备和数据通信的关键技术和相应机制,并采用有限状态机( FSM) 解决了串行数据通信的帧同步. 文中重点分析了采用计数器信号量解决多进程同步通信,即生产者—消费者问题. 本文的方案可以推广到串行设备以外的其它通信机制.

　　关键词:通信技术;计数器信号量;有限状态机(FSM) ;嵌入式实时操作系统(VxWorks)

　　现代的各种视频监控系统是高度复杂的集成系统,这些系统的内部外部所产生的数据远远超过了操作员的处理能力. 所以,对各种数据进行准确及时的传送和处理,是视频监控系统的一个突出的要求. 它不仅提供系统的实时监控和检测诊断,为数据的正确传输和处理提供了重要的保障,而且通过实时的监控平台,可以及时准确地显示、处理各种信息,回馈到监视器上. 它可以最大限度的满足系统对数据处理连通性的要求. 这种数据处理的连通性提供了有效的数据获得和传送结构.

　　本文所论述的视频监控系统应用于飞机发动机的各项参数显示与记录;同时对于各项异常情况,在显示报警的同时应能够在微秒级时间内作出自动响应. 它取代了原有的机械仪表而使整机的智能化有了很大的提高. 由于飞行系统的特殊性,它对整个系统的实时性和稳定性都有很大的提高.

1 　监控系统通信模块的设计

1. 1 　VxWorks 嵌入式操作系统简介

　　本文所涉及的系统对实时性要求较高,监控信息必须在微秒级时间内作出反应;而且要求支持抢占式任务调度,所以需采用性能良好的嵌入式操作系统VxWorks.VxWorks 操作系统是美国WindRiver 公司开发的一种嵌入式实时操作系统. VxWorks拥有高性能的内核及友好的用户开发环境,在高可靠性、高性能的嵌入式应用领域中占统治地位,广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高端技术及实时性、扩展性要求极高的领域中.

1. 2 　视频监控系统的功能

　　本系统的主要功能包括:飞行系统发动机寿命周期的分析,分析判断未决的故障和进行预防性的维护,实时监控及出错诊断.所有这些功能都和所获得数据的正确性息息相关的. 每时每刻,系统都在处理着大量数据,如果数据的传输发生错误,系统就会判断错误,从而导致操作的失误. 所以,视频监控系统的设备通信和数据通信就显得尤其重要. 视频监控系统组成图见图1.

图1 　视频监控系统组成图

　　本设计中,数据源与接收设备之间使用ARINC429 (航空数据总线) 串行接口进行通信. 全双工数据接口为主通道,单工数据接口为备份通道,传输频率为12 次/s. 正常情况下,信号源通过主通道向接收设备发送一个数据帧(每帧80B) ,接收设备在接收到这个数据帧后,向信号源发送响应数据帧. 当信号源连续8 次接收不到接收设备发送的响应后,认为主通道发生故障,此后通过备份通道向接收设备发送数据.

1. 3 　通信模块的硬件实现

　　系统的数据处理模块采用嵌入式微处理器和嵌入式操作系统VxWorks. 基于嵌入式设备和技术的视频监控系统的优点表现在:由于系统的硬件是一个嵌入式处理器和操作系统相结合的功能专一、设计专门的独立的设备,不易受其它软硬件变化的影响,因此,性能上更稳定,便于操作,易于实现系统的模块化.

　　系统的数据传输采用航空电子专用的串行通信设备ARINC429航空数据总线,它由两条互相扭绕的双绞线组成,数据的传送和接收端口是相互独立的. ARINC429航空数据总线的数据传送速度为12. 5kb/ s 或者100kb/ s ,同时它可以进行数据传送的校验和监控. ARINC429 标准是专用的航空电子设备和系统间通信的规范,它的优点是数据传送速度快、传送和接收独立、传送出错概率小,可以进行数据的传送校验和监控.

　　在系统中,利用RS-232 串口和以太网与计算机相连,组成可以交叉编译的开发环境,支持C 语言,而且可以对嵌入式系统进行各种剪裁、完善、在线调试,从而使系统功能不断升级,增加操作用户的需求. 网上还有与之相关的邮件组,开发人员通过它来沟通信息,彼此帮助. 这使得开发人员可以专心于应用部分的系统开发,缩短了系统开发周期.

1. 4 　通信模块的软件实现

(1) 数据读写模块

　　VxWorks 的I/O系统为各种设备提供的统一的设备独立接口,使用时只需调用write ( ) 、read ( )等函数就可以进行数据操作,而不用了解设备或驱动程序的细节从而屏蔽了底层硬件的多样性,尽量做到应用程序与底层硬件无关,以便于程序的复用.图2 为I/ O 设备、驱动程序和设备操作之间的关系.

图2 　I/ O设备、驱动程序和设备操作之间的关系

　　(2) 用有限状态机( FSM) 实现串行数据通信的帧同步利用FSM可实现串行数据通信的帧同步. 令系统初值为空闲状态,每次不断检测帧同步字. 当检测到帧同步字时状态才进行翻转,否则返回空闲状态. 直到所有同步字都被检测到,才进入数据接收处理状态. 最后还要对整帧数据进行校验和处理,判断整个数据帧的接收是否正确. 图3为系统状态转换图.

图3 　用状态机实现帧同步的状态转换图

　　利用FSM处理异步通信同步的好处是:当通信协议发生变化时,可以很容易地对软件进行移植工作. 因为在数据链路层,所有帧格式都是由帧头+ 数据+ 校验字的方式所组成,只需要改变同步字和校验方式就可以完成数据链路层的数据接收和应答.

　　(3) 用生产者—消费者问题实现数据同步通信数据同步通信过程实际上等同于生产者—消费者问题( Producer-Consumer Problem) . 生产者—消费者问题是一个著名的进程同步问题,它描述的是: 用一群生产者进程生产消息,并用此消息提供给消费者进程消费. 为使生产者进程和消费者进程能并发执行,在它们之间设置一个具有N 个缓冲区的缓冲池,生产者进程可将它所生产的消息投入一个缓冲区中,消费者进程可从一个缓冲区中取得一个消息消费. 尽管所有的生产者进程和消费者进程都是以异步方式进行,但它们之间必须保持同步,即不允许消费者进程到一个空缓冲区中去取消息,也不允许生产者进程到一个已装有消息但该消息未被取走的缓冲区中投放新消息.

　　采用共享数据的方法简化了数据交换,但在多进程数据通信过程中却可能发生错误,使数据内容被破坏. 为解决问题,可利用信号量的互斥性加以同步保护,获得对缓冲区(数据) 的独占访问,见图4.

图4 　使用信号量的缓冲区管理图

　　图4 中,假设缓冲池包含10 个缓冲区,一个任务通过调用BufReq ( ) 可以从缓冲区管理器中获得一个缓冲区,用BufRel ( ) 释放该缓冲区到缓冲区管理器中. 缓冲区管理器共有10 个信号量,当所有的信号量都被使用时,再申请缓冲区的任务将被挂起,直到有信号量可以使用为止. 当一个带有缓冲区的任务完成后,它将调用BufRel ( ) 把缓冲区还给缓冲区管理器.

　　本文采用计数器信号量来管理缓冲区,与其它信号量相比,计数器信号量的特点在于,它可以保持对信号量释放次数的追踪. 信号量每次释放,计数器加1 ,每次获取,计数器减1. 当计数器为0 时,试图获取该信号量的任务被阻塞. 在中断服务程序中,可以将数据写入缓冲区,然后再释放信号量. 由于它保持对信号量释放次数的追踪功能,如果任务暂时无法读取数据,数据也不会被丢弃.

2 　结论

　　本文所研究的视频监控系统,是嵌入式技术的典型. 嵌入式系统因其体积小、指令精简、实时性处理能力强、处理速度快、稳定性好、可扩展性好的特点,在专业性、实时性较强的领域中,发挥着重要的作用. 本文采用硬件抽象层分层设计的思想,实现了应用程序与数据链路层设备的无关性,最大限度地实现了软件的复用性. 文中采用FSM 和计数器信号量实现了异步通信的帧同步,这种方法不仅适用于串行通信,而且对于其它通信协议的实现都具有借鉴作用.

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提高电路检测质量的一种方法

触发决定了示波器何时开始采集数据和显示波形。一旦触发被正确设定，它就可以将不稳定的显示转换成有意义的波形。在实际工作中，很多工程师通常把示波器的触发功能视为“一定的”，认为他们一直使用的边沿和毛刺触发是足够的，以前在评估示波器时，触发指标也很少被放在优先考虑的位置上。事实上，随着技术的不断发展，多功能应用对于通用测试测量仪器示波器的要求也越来越高，为有效地完成实际工作，触发灵敏度已经成为目前示波器的主要参考指标。

由于信号在激励、传输和检测过程中，可能会不同程度地受到随机噪声的污染(尤其是小信号的采集和测量)，从混有噪声的信号中提取有用信息、防止误触发是当代信息学科研究的焦点之一。目前市场上有部分示波器采用将灵敏度设定为几个特定档位进行调节的方法，这虽然在一定程度上解决了操作难题，但由于信号复杂度越来越高，有限的几个灵敏度档位不能完全满足采集与测量的要求。

为解决触发灵敏度在测量过程中遇到的挑战，北京普源精仪科技有限责任公司(RIGOL)推出了DS1000/DS1000A系列数字示波器，它具有独特的可调触发灵敏度功能，可以有效滤除有可能叠加在触发信号上的噪声，并防止误触发。
RIGOL DS1000/DS1000A系列数字示波器采用了可调节触发灵敏度这一专利技术，在测量小信号方面具有非常实用的意义。为消除实际环境信号噪声的影响，获得稳定的触发，触发电路引入了触发灵敏度。但对于触发灵敏度而言，并不是越灵敏越好：有时灵敏度太高会造成误触发，灵敏度不够又会导致不触发，因此灵敏度的可调性逐渐被重视。DS1000系列示波器实现了真正意义上的触发灵敏度可调，调节范围是0.1div～1.0div。在测试微小信号的过程中，根据屏蔽噪声以及叠加信号的需要来调节示波器的触发灵敏度。

将一个叠加了50mVpp噪声的400mVpp、10kHz的正弦波输入至RIGOL DS1000系列中的DS1102CD，当灵敏度为0.1div时(如图1a所示)，该信号无法稳定显示。将可调触发灵敏度调节到0.89div时(如图1b所示)，则可清晰地看到叠加噪声后的正弦波。

图3：输入400mVpp锯齿波时的情况。

来源：中电网 

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DSP滤波器用于扩展数字化仪器的性能

  DSP滤波器的应用范围

　　DSP在数字化测量系统中有多种功能获得广泛采用，它们可改善有限取样率引起的频率响应、相位响应、噪声性能、带宽扩展等指标。数字化测量系统(如数字化仪、数字示波器)的DSP配置如图1所示，DSP对A/D转换后的模拟信号数据流进行数字处理，最常用的功能有快速傅立叶变换(FFT)、数字调制、增益控制、编码/解码等在数字通信中广为人知的运算，而在数字化测量系统中最重要的功能是数字滤波器，DSP滤波器作为软件滤波器能够提供比硬件滤波器更优异的特性。数字化测量系统对被测波形的数学运算即可使用有限冲激响应(FIR)滤波器，亦可使用无限冲激响应(IIR)滤波器，DSP滤波器可视为一种修改波形形状的数学程序。根据要求我们可设计出特定的滤波器，把波形变换成所希望的任何形状。因为从广义上来看，处理信号的任何系统都可视为滤滤器，以数字示波器为例，它的DC输入通道是低通滤波器，3dB滚降点就是它的频率带宽，在AC输入情况下它就是带通滤波器。DSP滤波器的主要应用如下：

　　波形重建

　　数字示滤器受A/D转换器取样率的限制，波形的取样点是有限的和非连续的，为了便于观察，必须对变换后的离散样点作波形重建，亦即在样点之间添加数据点，使数字化后的波形具有更好的可视性和测量精度。在实时数字示波器中，对被测信号只有单次数据采集，采用软件波形重建是唯一的选择。

　　最简单的波形重建是线性内插滤波器，显然将两取样点作直线连接后的重建波形不够平滑，在波形突变段的可视性更差。更精确的波形重建采用Sinx函数的内插滤波器，Sin(x)/X内插滤波器可获得平滑的波形重建和更准确的绝对值，而且不会引入混淆频率。根据取样原理，定义取样频率fs=2fN，fN是奈奎斯特频率，亦即fN是数字化后的最高频率，需要采用砖墙型滤波器抑制fN以上频率，否则将引入混淆频率，产生不可接受的测量误差。例如数字示滤器采用20GS/s的取样率的，fN等于10GHz。为了保证获得最高10GHz的带宽，必须采用10GHz的砖墙型硬件滤波器。如图2所示，红线(右)表示10GHz的fN砖墙型滤波器，这种理论滤波器实际上无法用硬件来实现的。传统上模拟示波器采用高斯型滚降特性，用绿线(左)表示的-3dB带宽是5GHz，由于滚降曲线的下降段非常缓慢，在-3dB点后面还有超过奈奎斯特频率的高频分量，如图中斜线部分所示。因此，数字示波器不采用高斯响应滤波器而采用最大平滑响应滤波器，用篮线(中)表示的-3dB带宽达到8GHz。这种高防最大平滑响应滤波器使数字示波器的带宽接近奈奎斯特频率，在A/D转换器的取样率是20GS/s下，通过Sin(x)/x滤波器使波形重建和DSP滤波处理后，可获得8GHz的-3dB带宽。亦即，采用Sin(x)/x滤波器的波形重建能够获得0.4倍取样频率fs的带宽。

　　幅度平滑

　　数字化测量系统由于硬件的不均匀性，导导致频率特性在通带内不够平滑，数字示波器的频率响应特性曲线在低频段具有一致的幅度，然后进入高频的滚降段，如图2的绿线所示。实际上，频率响应曲线在中频段开始变差，在某些频点上硬体会衰减或建峰信号，特别是接近带宽限值时出现频率响应的异常峰值。按照频率带宽的定义，只提及-3dB滚降点，故电路设计工程师为了扩展带宽，在高频段加入建峰补偿。图3是某种数字示波器的实测频率响应曲线，红线(上)表明具有6GHz的实时带宽，但同时可见在3.5GHz和5.5GHz分别出现+1dB和+2dB的建峰响应。由于示波器供应商不提供频率响应的不平整度数据，只按-3dB确定实时带宽，这样必然引入幅度测量的严重误差。

　　采用DSP幅度平滑滤波器能够明显改善数字示波器的频率响应幅度误差，篮线(下)是修正后的频率响应，幅度偏差控制在±1dB以内，带宽仍然保持6GHz，而原来从3 GHz至5 GHz的建峰得到平滑。这种从硬件滤波器达到使频率响应建峰，再从软件滤波器使频率响应平滑，对具有高取样率的数字示波器来说，它是十分有效的硬件/软件相结合的扩展带宽和提高幅度平整度的方法。

　　相位校正

　　数字信号通常由基波和大量谐波组成，数字测量系统除了保证被测信号的幅度—频率响应之外，对于相位—频率响应亦不应引入相位延迟。由于数字示波器的硬件往往使高频谐波产生相移，结果是信号的群延迟增加。为了消除群延迟导致信号失真，只有提高仪器的带宽或由DSP滤波器作相位校正，显然后者是最经济有效的办法。借助与幅度平整使用的FIR滤波器的相似设计，不难使重建波形的群延减小，使被测高速数字波形的瞬态失真保持在最低限值以内。

　　噪声降低

　　根据白噪声的广谱分布特性，数字测量系统的带宽越高则背境噪声越大，使用多次平均或DSP滤波器可明显降低背境噪声，对实时数字示波器来说，只有DSP滤波器是可行的办法。但是，FIR滤波器在降低噪声的同时，也导致实时带宽的减小，因此，设计工程师必须在噪声与带宽之间作出折衷。

　　带宽提升

　　如上所述，使用Sinx函数的波形重建可获得平滑下降的频率特性，不会产生混淆频率，但-3dB带宽只有取样频率的1/4(BW=1/4fs)，而且在奈奎斯特频率fN至取样频率fs之间还有高频分量存在(图2中的斜线部分)。数字示波器灵巧运用提升高频幅度的DSP滤波器，与原来sinX函数的平滑下降幅度相加，形成了接近砖墙型的高频下降频率响应曲线，使-3dB带宽得到扩展。如图4所示，下面是sinX/X曲线，上面是带宽提升滤波器曲线，中间是补偿后的频率响应曲线，补偿后的曲线使-3dB带宽增加，形状更像砖墙。为了明确区分数字示波器由硬件获得的sinX函数频响特性和由DSP滤波器提升的频响特性，将前者标为数字示波器模拟带宽，后者称为DSP带宽。显而易见，DSP带宽的扩展导致背境噪声的增加，如何综合平衡带宽与噪声的取舍，将由设计工程师视被测信号而定。一般情况下，仪器供应商为用户提供多种DSP带宽作为选项，在保证模拟带宽的前提下，获得对被测信号最有利的DSP带宽。

　　DSP滤波器的应用实例

　　DSP滤波器在数字测量仪器的几项应用实例：

　　仪器业界中，使用DSP改善测试仪器高频特性的供应商首推安捷伦公司，它在高档网络分析仪、频谱分析仪中成功地引入DSP带宽提升滤波器。在时域反射计最早采用DSP带宽提升技术将阶跃脉冲的上升边沿“标称化”，使隧道二极管的重建滤形更快速、噪声降低、抖动减小，从而提高测量反射波和反射系数的读数准确度。时域反射计的“标称化”技术至今还被仪器业界所采用，加上时域反射计可使用重复取样，更容易发挥DSP滤波器的特点。近几年来，安捷伦扩大DSP滤波器技术至数字存储示波器，例如54855A全面使用FIR数字滤波器，将模拟带宽6GHz提高至DSP带宽7GHz。在充分利用前文介绍的五种DSP滤波器和硬件的配合下，获得良好的性能提升：

　　·取样率20GS/s和分辨率8位时，模拟带宽达到6GHz，幅度平整性由±1至±2dB改进到±0.5dB。

　　·在幅一频响应平滑和相一频响应补偿后，单次数据采集的时间测量准确度由±2ps以上改进到±1ps。

　　·硬件感应的背境噪声在垂直灵敏度100mV/格时为2.8mV(rms)，利用DSP降噪波波器可改善到1.5mV(rsm)。

　　·测量上升时间50Ps的标准阶跃脉冲时，使用模拟带宽6GHz(上升时间70ps)的测量结果是74ps，利用DSP带宽7 GHz的测量结果是66ps，说明FIR滤波器的带宽提升能力可有效改进高速数字信号的时间测量准确度。

　　·值得注意的是DSP带宽引入的背境噪声的影响，模拟带宽6 GHz和垂直灵敏度100mV/格时背境噪声约3mV(rms)，DSP带宽7 GHz时对背境噪声增加到6 mV(rms)，亦即增加一倍。

　　综合以上实测结果，安捷伦公司将54855A数字示波器的模拟带宽定为6 GHz，DSP带宽定为7GHz，这是综合平衡全面指标的可靠结果。

　　继54855A之后，安捷伦再推出80000B系列数字示波器，最高档的81004B、81204BB、81304B在取样率40GS/s和分辨率8位时，分别具有10 GHz、12 GHz、13 GHz的带宽，而相应背境噪声是342μV/格、387μV/格、419μV/格，触发抖动小于0.5ps。对于指数最高的81304B，它的模拟带宽是10 GHz，DSP带宽是13 GHz，相应背境噪声从342μV/格增加到419μV/格。相对54855A数字示波器来说取样率和带宽都增加一倍，但背境噪声并无成倍增加，表明硬件/软件的配合应用非常成功。

　　力科公司在数字化测量系统中运用DSP滤波器具有独到的实践结果，早期的数字示波器采用DSP处理器的FIR滤波器，近期采用奔腾处理器的IIR滤波器，使DSP带宽从10 GHz提高到20 GHz。力科认为，数字示波器的前端放大器和数字化器完全用硬件是很难实现10 GHz带宽的幅度和相位的平整频率响应。即使无法满足这样复杂的结构，软件结构亦有相当难度。90年代的微处理器运算速度不足以担当此重任，2000年代高速奔腾处理器的运算能力才使难题得到解决。奔腾处理器主要用于事务处理，但是它的快速多重累加运算正好适合IIR运算，有两个DSP加速指令，即多媒体扩展(MMX)和数据流单指令/多重数据扩展(SSE)起着重要作用。MMX和SSE在一个时钟周期内执行4次多重累加，达到每秒100亿次浮点运算(10×109FLOPS)以满足长数据采集和存储时，每取样点需要3000次FLOPS的数据处理速度。

　　力科公司为了数字示波器带宽从10 GHz提高至20 GHz，开发出两路10 GHz通道频率叠加构成20 GHz带宽的专利电路，代替业界常用的两路20GS/s取样率叠加构成40GS/s取样率的电路。无论频率叠加或取样率叠加，都会遇到硬件在交叠过程中产生频率响应误差或取样时钟误差，需要包括滤波、多重累加等许多信号处理算法，以修正硬件导致的误差。力科公司能够巧用DSP波波器，推进数字示波器的DSP带宽达到20 GHz的经验，值得在开发数字测量系统时作为参考。

　　泰克公司长期领导数字示波器的发展，在运用DSP技术方面同样成绩突出，它的高档数字滤波器TDS6000系列采用任意FIR滤波器来补偿通常和禁带的频响特性。它的任意FIR滤波器的滤波系数是根据校准数据计算出来的，因而能够对每台示波器的各个通道的电压量程作准确补偿，保证某一型号的数字示波器具有规范化的频响特性。用户可使用不同型号的数字示波器获得同样的测量结果，保证测量重复性和一致性。另外，在扩展DSP带宽的同时，保持扩展带所带来的噪声在适度范围内，泰克公司认为它的模拟前端电路具有较低的背境噪声，能够比竞争对手的高档数字示波器提供更高的DSP带宽，例如TDS6154C的模拟带宽是12 GHz，DSP带宽扩展到15 GHz，相应上升时间从35ps提高到28ps。而且TDS6000系列都提供250MHz和20MHz 两种频率限制DSP的滤波器。

　　在波形重建和降低数字信号的瞬变失真方面，TDS6000系列的DSP滤波器应用亦有特点。TDS6124C和TDS6154C的最高实时取样率是40GS/s(25ps/点)，借助sinx/x函数的内插滤波器使时间分辨率增加到2000GS/s(0.5ps/点)，等效于取样率扩大250倍。还有，如果DSP滤波器在通带和禁带的滤波响应不准确，则在数字信号的瞬态过程出现预冲和过冲，并伴随有衰减振荡，这种现象称为吉布斯(Gibbs)效应。TDS6154C除了扩展DSP带宽至15 GHz，还要补偿相位的线性度，达到线性相移12.1度/ GHz，相当群延时33.5ps。此时，吉布斯效应减至最小，瞬态过程的波形失真被限制在±5%以内。

　　众所周知，第一代数字信号处理器的贡献是促进有线电话系统数字化，开创宽带数字网络，以及催生移动电话。第二代数字信号处理器推动消费电子，诞生了数字电视，高清晰度电视，数码相机，以及串流多媒体。数字信号处理器在数字化测量仪器中的应用亦随着增加，DSP滤波器取得的成果令人注目，今后必将出现更多的DSP在测量仪器中的应用成果。

转自电子产品世界

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基于ARM920T的嵌入式静力测量系统设计

本文介绍了一种基于单片机AT89C52的CAN总线分布式测控系统，主要阐述了系统的总体设计方案,以及控制模块和采集模块的软硬件设计，重点是系统中以单片机为核心的带有CAN总线接口的设计，解决现场各传感器得到的测量信号利用单片机进行存储和处理，然后通过与CAN控制器的通讯将信息发送到CAN总线上。

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基于89C52单片机的实用八路物位测量仪

　　1         总体构成

　　本测量仪的信号采样通过P0口的八根输入线可接受八路经过整形后的标准TTL电平，因此可测量不同传感器传来的脉冲型物位采样信号，只要在原始信号基础上加以整形处理即可，每来一个脉冲均被P0口捕捉到并可以通过软件编制使脉冲计数增一，定时读取计数和便可以换算成相应的物位情况。通过P3.3~P3.5三条线与串行显示驱动器Max7219的连接加以软件编程可完成八位数码管显示驱动，利用P1.3~P1.6四条口线接入四个按键，完成按键操作，利用P2口作为八路输出控制，可驱动八路固态继电器。具体组成见图1。

　　2         硬件线路设计

　　2.1  资源分配

　　AT89C52 芯片是基于MCS-51结构的高集成度8位微控制器，其主要特性是具有一个用于多处理器通讯的增强型串口和一个增/减定时器计数器，专门适用于控制应用。选用89C52的另外一个重要原因就是在芯片上实现了256字节的RAM，高端128字节的地址和特殊功能寄存器（SFR）的地址相同，但可以通过不同寻址方式区分，因此解决了测量仪的软件编程所用的RAM空间，不必再另外扩展随机存储器，节约了硬件资源。

　　2.2 串行显示设计

　　多位LED显示时，常将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I／O口控制，也可采用并行扩展口构成显示电路，通常，需要扩展器件管脚的较多，价格较高。在本测量仪中,为了节约I/O口资源，采用了由Max7219芯片构成的串行显示方式。Max7219是串行输入，输出共阴极显示驱动电路，可直接与单片机的3条I/O线接口，特别适用于I/O口线少的系统，并且可以程序控制数码管的亮度。在本设计中，采用P3.3~P3.4三条线经74LS273锁存后与Max7219相连接，P3.3、P3.4锁存后分别作为7219串行数据输入信号DIN和时钟信号 CLK，P3.5输出口锁存作为LOAD信号。具体硬件线路图见图2。

　　图2    主要硬件连接图

　　2.3  软件计数器的设计

　　在物位测量仪表中，当传感器书送来的信号为脉冲量时，通常需要通过专门计数器芯片如8254等来完成脉冲的计数，CPU将此变化的计数信号处理后使传感器送来的脉冲的个数与物位信号相对应。而在本设计中，巧妙利用了89C52的P0口资源，将脉冲量整形后直接送至P0口的8条数据线，此时P0口作为数据输入口使用。通过软件设计，每路开辟存贮单元（利用片内RAM），当P0口有电平跳变时，相应的计数单元计数加1，通过软件设置定时器，当定时时间到时，读取存储单元数值并清零，这样就完成了软件计数器的功能，节约了硬件资源，降低了硬件成本。

　　3         软件设计

　　3.1   128字节内存分配

　　本测量仪设计的另一大特点就是充分利用了128字节的片内RAM，无外部扩展存储芯片。CPU内部地址从15H开始算起，直到0C5H全部被开辟作标志或存储单元。具体分配为：15H~1CH为各路采样时间， 09H~0FH 为各种标志位， 42H~5BH为与各路计数有关的计数存储处理单元，5CH~63H为物位报警域值对应的计数存储单元，64H~6FH和 3cH~3FH位报警类别等存储单元。通过合理分配，尽管只有128字节RAM，可以满足8路物位测量的数据处理要求。

　　3.2  串行显示子程序

　　Max7219驱动的显示部分程序放在DISP显示子程序中，在程序开始完成Max7219的初始化工作，将每次待显示的数据放置于从20H~27H开始的显示缓冲区地址中，每路需要送显时，直接调用显示子程序即可。

　　其中显示部分程序如下：

　DISP:  MOV R0,#20H       ；R0指向显示缓冲区首地址

　　       MOV R1,#01H      

　　       MOV R3,#08H

　　LOOP3: MOV a,@R0       

　 MOV R4,A         ；显示缓冲区数据送R4

　　       MOV A,R1

　　       lCALL WRITE        ；数据锁存到273

　　       INC R1

　　       INC R0

　　       DJNZ R3,LOOP3

　　3.3 采样处理子程序

　　调试过的部分源代码如下：

　　LOOP: MOV A,#0FH        ;主程序循环开始

　　MOV P0,A          ;先查询P0口,读取射线计数

　　MOV A,P0

　　XCH A,PQ

　　XRL A,PQ

　　MOV B,A

　　JB B.0,JIA1           ；第1路有计数，跳至加1程序

　　JIA10:JB B.1,JIA2    ；第2路有计数，跳至加1程序

　　JIA20:JB B.2,JIA3     ；…..

　　JIA30:JB B.3,JIA4

　　JIA40:JB B.4,JIA5

　　JIA50:JB B.5,JIA6

　　JIA60:JB B.6,JIA7

　　JIA70:JB B.7,JIA8     ；第8路有计数，跳至加1程序

　　LJMP LOOP01      ;接着处理键盘的查询

　　3.4主程序部分流程图

　　主程序流程图见图3

　　图3 主程序流程图

　　4         结束语

　　本设计的创新点在于充分利用了AT89C52的硬件资源，实现了软件计数器，能够对脉冲量信号所反映的物位信号通过数码管来显示，显示部分的处理采用Max7219显示驱动器，与软件编程相结合，大大节约了硬件资源，减少了通用的单片机扩展芯片，降低了成本。本仪表投入生产后成本比用其它方式组成的系统节约直接硬件成本每台约300元，投产后产生年经济效益约60万元（按每套仪表利润0.8万元计）。

来源：微计算机信息

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虚拟仪器提供的资料连接汇总[转帖]

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如何把做好的labview程序做成EXE文件或打包成可安装文件

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如何把做好的labview程序做成EXE文件或打包成可安装文件！

具体如下所示：

在前面板的TOOLS下边有一个菜单叫做build application or library(dll)，然后进入了进行程序打包的界面，在tartget file name里添入你想把程序打包成的程序的名字，在build target 里添入你想打包成DLL还是打包成EXE，然后再添入存放的位置，若是你不只是想打包成EXE，而且要想在其它没有装LABVIEW的电脑上也能运行的话，哪么你还要进入选项卡installer settings,里边creat installer,然后再添好你需要修改的参数，然后点BUILD，然后提示你的文件打开了，你需要关闭子VI吗，选是就行了，然后它就开始打包了！

祝好运！

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高压反击式防盗报警器电路

本例介绍的高压反击式防盗报警器，可用作门锁、金属门窗、保险柜等金属物品的防盗报警。该报警器克服了一般触摸式防盗报警器的弱点，即使窃贼戴着手套行窃，它也能可靠地报警。在发出报警信号的同时，还能产生1万伏左右的高压，对非法人侵者进行强烈的电击，使其仓皇逃窜。

电路工作原理

该高压反击式防盗报警器电路由人体感应开关电路、单稳态触发器、电子开关电路、报警电路和高压发生电路等组成，如图1-126所示。

电路中，人体感应开关电路由金属感应电极A1、电位器RPl、结型场效应管VF1、晶体管Vi和有关外围元件组成；’单稳态触发器由时基集成电路IC 1和有关外围元件组成；电子开关电路由开关集成电路IC2及其外围元件组成；报警电路由CMOS报警专用集成电路IC3、MOs场效应放大晶体管V F2、扬声器BL,电位器RP2和有关外围元件组成；高压发生器电路由大功率晶体管V2,高频变压器T、整流二极管VD、电容器C7和电极A2等组成。

平时，在人体远离金属感应电极A1时，VF1漏极与源极之间的电阻值很小（仅有数千欧姆），电容器C1两端电压较低，故V1截止，IC1的2脚为高电平，单稳态触发器处于稳态，IC1的3脚输出低电平，电子开关集成电路IC2关断，报警电路和高压发生器均不工作。

当人体靠近金属感应电极AI时源极之间的阻值迅速增大及A1时，由于人体静电感应收作用，使VF1漏极与＋12V（vcc）电压经过RPl为C1充电，使C1两端电压升高。约20s后，Cl两端电压升至0. 7 V以上时，V1导通，使IC1的2脚电压降至Vcc/3以下，由IC1等构成的单稳态触发器翻转，由稳态进入暂态，IC1的3脚由低电平变为高电平，该高电平经电阻器R3和R4分压后，在IC2的5脚产生4V左右的电压，使IC2导通，报警电路工作，发出警笛声；同时高压发生器也工作，在高压输出端的电极A2与接地端之间产生lOkV左右的直流高压。

当人体远离感应电极A1后，单稳态触发器的暂态时间结束（暂态时间由电阻器R2和电容器C2的数值决定），触发器又翻转进人稳态，IC1的3脚由高电平变为低电平，IC2关断，报警电路和高压发生器停止工作。

调节RP1的阻值，可改变电路的灵敏度和安全时间；增大Cl的容量，也可延长安全时间；调节RP2的阻值，可改变V72的放大状态。

元器件选择

R1一R7选用1/4W或1/8W碳膜电阻器。

RPl和RP2均选用小型实心电位器。

C1、C2和C4一C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器；C3选用涤纶电容器或独石电容器；C7选用耐压值为20kV的高压电容器。

VD选用耐压值为20kV的高压整流硅堆。

VS选用1/2W、3. 3 V的1 N5988 B或2CW11稳压二极管。

V1选用S9013硅NPN型晶体管；V2选用3DD15D或B U406硅NPN型低频大功率晶体管。

VF1选用3 DJ6型结型场效应晶体管；V F2选用V40AT型MOs场效应晶体管。

IC1选用NE555型时基集成电路；IC2选用TWH8778型电子开关集成电路；IC3选用LC179型报警专用集成电路。

T选用36cm（14in）或43 cm（17in）黑白电视机用行输出变压器。使用一体化行输出变压器时，可省去VD。若采用电警棍中的高压一体化模块，则可直接取代电路中的高压发生器。

BL选用8n、5一8W号筒式电动扬声器。

A1可选用lomm x lomm的铜片自制，安装时应靠近所监护的金属物品，但应注意对地绝缘良好；高压发生器的输出端电极A2应与门锁、金属门窗、保险柜等物品相连，接地端应与大地连接。

S可采用触头容量为5A的电源开关，应安装在隐蔽处，平时处于关闭状态，以免家人误触发电路而遭电击。

GB可选用12V、容量为12A·h以上的免维护蓄电池。

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