M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем




Скачать 55.75 Kb.
НазваниеM. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем
Дата19.12.2012
Размер55.75 Kb.
ТипДокументы
M.12.O.ТЕХНОЛОГИИ NATIONAL INSTRUMENTS В ЛАБОРАТОРИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ

В.Э.Иванов1, О.В.Мироненко2, О.А. Черных3


1.Региональный центр National Instruments, Уральский Государственный Технический Университет – УПИ, Радиотехнический институт, каф. ТиСС, г. Екатеринбург, пр. Мира 32, к 422, тел. (343) 374-52-92

2.Региональный центр National Instruments, Уральский Государственный Технический Университет – УПИ, Радиотехнический институт, каф. ТиСС, г. Екатеринбург, пр. Мира 32, к 420, тел. (343) 374-52-92 e-mail: o.mironen@rtf.ustu.ru

3.Региональный центр National Instruments, Уральский Государственный Технический Университет – УПИ, Радиотехнический институт, каф. ТСС, г. Екатеринбург, пр. Мира 32, к 428, тел. (343) 375-94-08, e-mail: ochernyh@r66.ru


В докладе представлена концепция сквозного обучения методам системотехнического и схемотехнического автоматизированного проектирования с использованием среды LabVIEW и модулей фирмы National Instruments в учебных лабораториях кафедры Технология и средства связи УГТУ-УПИ. Рассмотрена программно-аппаратная систем для создания лабораторных практикумов, по изучению принципов беспроводной СВЧ связи и работы интерфейсов USB и RS-232.


Обучение студентов на кафедре Технология и средства связи (ТиСС) проводится по специальностям: средства связи и системы коммутации (200900), проектирование и технология ЭВС (220500), проектирование и технология РЭС (200800). В рамках этих специальностей должна проводиться подготовка инженеров владеющих методами проектирования, изготовления и эксплуатации современных радиоэлектронных и компьютерных систем (РЭС) в сочетании с проводной и беспроводной связной аппаратурой. Для этого на кафедре ТиСС созданы тематические лаборатории, а именно: лаборатория микропроцессорной техники, лаборатория информационных технологий, лаборатория средств связи и лаборатория систем автоматизированного проектирования (САПР).


Опыт разработки, производства и сопровождения РЭС показал эффективность применения универсального автоматизированного рабочего места (АРМ) для проектирования и диагностики систем на основе 8, 16, 24, 32 разрядных микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров (ЦСП/DSP) и обучения этому студентов. Применение в АРМ возможностей современных моделирующих пакетов и пакетов САПР, интеграция целевых плат ведущих фирм (Intel, Motorola, Texas Ins.) по интерфейсам RS-232, USB, TCP/IP позволяет создать универсальное АРМ. Обобщенная структурная схема показана на рис.1.


Такие АРМ требуют современных, высокоскоростных измерительных приборов, реальных или виртуальных, дополнительного развития средств аппаратно-программного моделирования, отладки и диагностирования. Эти возможности дает среда графического программирования LabVIEW и модули фирмы National Instruments, подключаемые к РС. В настоящее время в систему Labview интегрированы по интерфейсу RS-232 лабораторные установки на основе микроконтроллеров фирмы Texas Ins MSP430. Разрабатываются АРМ проверки цифровых и аналоговых модулей и каналов СВЧ связи.





Рис. 1. Обобщенная структурная схема АРМ

На кафедре работает Уральский Региональный центр National Instruments. Он имеет 10 АРМ с программным комплексом LabVIEW FDS, комплект оборудования ввода-вывода сигналов (карта PCI-6014E -на 6 АРМ, карта PCI-6259M- 1АРМ, карта PCI6040E –1 APM, имитатор GPIB- 1АРМ). Начато обучение студентов технологиям Labview в 4 учебных курсах. Обучения технологиям NI введено в тематику факультета повышения квалификации УГТУ-УПИ


На конференции представлены доклады специалистов нашего центра по вопросам проверки аналоговых и цифровых модулей (описание АРМ и лабораторного практикума). Ниже мы рассмотрим использование технологий National Instruments для анализа и настройки систем беспроводной связи СВЧ диапазона.

В настоящее время разрабатывается программно-аппаратная система анализа и настройки беспроводной связи. Основными элементами которой являются плата универсального приемопередатчика, нашей разработки и программное обеспечение, реализованное в среде LabVIEW.


На рис.2 представлена структурная схема универсального приемопередатчика. Приемопередатчик построен на основе микросхемы СС2420 ZigBee-ready RF Transceiver, работает на частоте 2,4ГГц с максимальной скоростью передачи данных 250mbps. Transceiver CC2420 имеет встроенный цифровой последовательный интерфейс, для связи с управляющим микроконтроллером, по которому передаются команды управления режимом работы и данные, для передачи в беспроводную сеть.[1] В качестве управляющего контроллера использован Atmel ATmega16L, который рассчитан на работу от напряжения питания 3,3В. Приемопередатчик обеспечивает обмен данными по интерфейсам RS-232, I2C и USB. Обмен информацией между компьютером и приемопередатчиком, по интерфейсу USB, реализован на основе микросхемы FT8U245, для которой существуют две различные версии драйвера: одна позволяет работать с платой приемопередатчика как с USB устройством, а вторая - как с виртуальным COM-портом.




Рис. 2. Структурная схема приемопередатчика

Разработанный приемопередатчик может использоваться как в системах сбора данных и управления, так и для изучения принципов беспроводной СВЧ связи, построения беспроводных сетей передачи данных и работы интерфейсов USB и RS-232.


Для определения СВЧ параметров приемопередатчика использовались измерительные приемники, измерители мощности и анализаторы спектра, а применение модуля NI PXI-5660 RF Signal Analyzer позволяет реализовать измерения в среде LabVIEW без использования измерителей.


Программа, разработанная в среде прикладного графического программирования LabVIEW может быть разбита на два модуля. Первый осуществлять взаимодействие с удаленными устройствами посредством приема и передачи данных, вводимых с клавиатуры ПК, записи принятых данных в файл и отображения на экране в виде графиков (Рис.3), второй – управления режимом работы приемопередатчика. Интерфейс связи ПК и платы, по которому будет производиться обмен данными, задается в программе.




Рис. 3 Окно приема-передачи данных

В программе реализовано три режима работы:

  • режим “Standart”. Приемопередатчик прослушивает сообщения проходящие через беспроводную сеть и данные предназначенные данному устройству выводит в окно “Принятые данные”. Отправляет данные, введенные в поле “Данные для отправки”, на указанный адрес, только по нажатию на кнопку “Отправить”;

  • режим “Эхо”. Приемопередатчик прослушивает сообщения проходящие через беспроводную сеть и данные предназначенные данному устройству выводит в окно “Принятые данные”. Далее отправляет полученные данные на адрес устройства, с которого данные были отправлены. Время между приемом данных и отправкой определяется в поле “Период/Задержка”;

  • режим “Цикл”. Приемопередатчик отправляет данные, введенные в поле “Данные для отправки”, на указанные адрес с периодом заданным в поле “Период/Задержка”;


Программа позволяет оценить загруженность канала и скорость передачи данных в различных режимах работы и при разных способах организации беспроводной сети.


Множество ZigBee-устройств способны работать совместно, в общей радиосети, как в стандартной иерархии типа "звезда", когда один маршрутизатор управляет всеми потоками данных, так и в смешанной топологии без единого координатора.[2]


Подпрограмма управления режимом работы приемопередатчика (Рис.4) контролирует состояние регистров и позволяет изменять значение управляющих регистров СС2420.




Рис. 4 Окно программы управления приемопередатчиком

Подготовлены лабораторные работы по изучению:

    • принципов работы беспроводной связи;

    • принципов построения беспроводных сетей связи;

    • возможностей подключения и обмена данными через USB и COM-порт в LabVIEW;

    • работы интерфейсов USB и RS-232 в различных режимах.


Благодаря существованию двух версий драйвера для FT8U245 студенты могут научиться настраивать и работать с COM портом в LabVIEW на компьютерах с виртуальным COM-портом.


Технологии NI позволяют значительно сократить материальные и временные затраты на разработку отладочных средств и делают процесс настройки и анализа СВЧ-устройств значительно проще. Дают возможность, используя разработанные СВЧ-модули совместно со средой прикладного графического программирования LabVIEW и модулями NI, создать лабораторные практикумы по учебным курсам.


Студенты используя универсальный приемопередатчик совместно с NI LabVIEW научатся:

    • Подключать устройства через USB и COM-порт, производить соответствующие настройки NI VISA;

    • Строить беспроводные сети различной конфигурации;

    • Настраивать СВЧ-устройства связи.



Литература


  1. Chipcon AS SmartRF® CC2420 Preliminary Datasheet (rev 1.2), 87 стр., 2004г.

  2. ZigBee Specification. ZigBee Document 053474r06, Version 1.0, 378 стр., 2005г

Похожие:

M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconA. 17. O. Использование технологий national instruments для анализа и настройки систем беспроводной связи свч диапазона
Региональный центр National Instruments, Уральский Государственный Технический Университет – упи, Радиотехнический институт, каф....
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconВопросы государственного междисциплинарного экзамена по дисциплине «разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем»
Архитектура современной информационно-аналитической системы. Принципы и технологии проектирования аис. Методы проектирования информационных...
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «лингвистическое и программное обеспечение систем автоматизированного проектирования»
«лингвистическое и программное обеспечение систем автоматизированного проектирования»
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconУниверсальная учебная лаборатория инновационных технологий автоматизированного проектирования цифровой аппаратуры. Результаты использования в учебном процессе и перспективы развития
Проводится анализ результатов внедрения новой лаборатории в учебный процесс кафедры ксит мифи. Формулируются задачи по развитию и...
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconКурсовая работа по дисциплине «Основы систем автоматизированного проектирования интегрированных систем»
По дисциплине «Основы систем автоматизированного проектирования интегрированных систем»
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconПрограмма учебной дисциплины «проектирования систем электроснабжения»
Целью дисциплины является приобретение студентами знаний в области проектирования и расчета систем электроснабжения и установок горного...
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconЕ. 19. О. Применение технологии виртуальных приборов national instruments для комплексной диагностики в схтм и обучения студентов

M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconСамарский государственный технический университет
«Информатика», «Компьютерная графика», «Информационные технологии в профессиональной деятельности», «Основы проектирования и конструирования»,...
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconМетодические указания по выполнению лабораторной работы №10 для студентов всех форм обучения специальностей 230104 «системы автоматизированного проектирования», 230201 «информационные системы и технологии», 030500. 06 «профессиональное обучение»
...
M. 12. O. Технологии national instruments в лаборатории автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств и систем iconМетодические указания по выполнению лабораторной работы №16 для студентов всех форм обучения специальностей 230104 «системы автоматизированного проектирования», 230201 «информационные системы и технологии», 030500. 06 «профессиональное обучение»
...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница