时间：2023-03-22 17:35:44
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关键词：无线通信低功耗移频键控PIC16F73单片机芯片CC1000调制解调芯片
在工业、科学研究以及医疗设备中，目前出现了大量需要进行通信的设备，这些设备通信距离较近、数据量较小、不适合布线。比如自动抄表系统、酒店点菜系统以及现场数据采集系统等，其中有很多设备是可移动的，而且要求何种小便于携带。因此，要求其通过设备具有体积小、功耗低、成本低、使用方便等特点。基于这些需求，本文给出了一款超低功耗的无线数字传输模块的设备及实现方法。
该模块采用Chipcon公司的超低功耗FSK调制解调芯片CC1000和Microchip公司的低功耗单片机PIC16F73，从而保证了系统的超低功耗。同时，为了适应电池供电系统的应用，该模块支持查询方式的无线通信，可以使系统的平均工作电流低至10μA。该模块具有8组信道，可以实现点对点、点对多点的半双工通信，并且提供标准串行数据接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地与其它控制器或计算机连接。
图1
1模块硬件设计
模块结构框图如图1所示。
作为工作在物理层和数据链路层的底层通信设备，该系统完成数据的调制解调、假数据过滤、数据组合、解码数据帧、数据校验等功能。在接收过程中完成数据由电信号向位流、由位流数据向字节，由字节向数据帧的变换，而在发送过程中则完成接收到的逆向过程。数据发送过程中数据流的变化如图2所示。
调制解调由CC1000完成。系统采用频移键控调制（FSK），载波频率为434MHz，带宽为64kHz，数据采用差分曼彻斯特编码发送，空中发送数据速率可以根据需要设置，最高FSK数据速率为76.8kpbs。CC1000采用三线命令接口和两线数据接口，可编程配置载波频率和数据速率等内容。有关CC1000的详细内容见参考文献。
模块控制器在发送时从用户接口接数据和命令，并将用户数据转换成数据帧传送给CC1000，控制CC1000进行数据发送。在接收时，控制器接收从CC1000传送过来的数据，分析数据，过滤噪声，将数据由位流转换为字节，进行校验并将用户数据通过串行口传送给用户，使用户可以实现所发即所收。
模块是为低功耗系统而设计的，除了具有SLP引脚可以直接休眠模块外，还有一些专门设计的命令来支持使用查询方式的通信。PCMD、RX、TX三线组成模块的三线接口，配置命令时PCMD必须为高电平。配置命令工作时序如图3所示。
发送数据时PCMD应置为低电平，通过串行口发送数据即可。模块使用时间间隔区分数据帧，如果有传输半个字节的时间没有接收到数据，则认为此前接收到的为一帧数据，系统将编码该帧数据并通过CC1000进行调制和发送。因此，如果用户数据是以数据帧的格式发送的，用户应当连续发送数据，以避免模块将一帧数据分割为两帧数据发送，从而降低发送效率。模块只能进行半双工通信，没有数据发送时模块处于接收状态；有休眠信号时模块进入体眠状态，此时模块无法接收和发送数据，只有将模块唤醒后，才能发送和接收数据。READY信号是模块工作状态指示信号。当READY长时间处于低电平状态时，可以使用RST将模块复位，重新设置模块的工作状态，以避免模块处于错误工作状态。
2软件设计
系统软件采用专门为PIC单片机进行了优化，能够为PIC系列单片机产生优质高效的代码，具体内容参考文献。系统控制器软件设计是本系统的核心内容，由于控制器要完成与用户和CC1000双方的通信及数据封装，因此系统软件借用Windows系统的消息循环机制设计，采用消息循环的体系结构。这种结构使得程序结构清晰、可扩展性强、可移植性强。经过长时间的初中，证明这种结构非常适合单片机系统软件的开发。
图4为程序初始化和主函数部分的结构框图。系统程序总线结构采用消息驱动机制。在系统内部寄存器和变量初始化完成后便可以进入消息循环程序查询系统消息。系统消息一般是CPU外部或内部的事件通过CPU中断系统激励CPU运行的。为了能够使系统产生和响应消息，必须启动CPU的中断系统，因而在进入消息循环前启动CPU定时中断、串行通信中断、外部触发中断。程序初始化部分在CPU上电或复位后只执行一次，CPU在正常工作时即将终都在消息循环中反复检测消息是否存在，并根据消息的种类做不同的操作，最后清除相应的消息标志，再进行循环检测消息。本系统中消息共有三种，分别是程序节拍控制信号、与CC1000通信的信号以及与用户通信的信号。程序节拍控制信号控制程序的运行过程，包括时间信号、外部中断信号（休眠、唤醒）以及其它定时动作信号；与CC1000通信的信号包括CC1000状态转换信号、接收完成信号、发送开始信号以及发送完毕信号等，负责管理与CC1000的通信和控制工作；与用户通信的信号包括接收用户数据完毕信号、用户数据发送完毕信号以及向用户发送数据开始信号等，负责与用户的通信管理。程序的消息循环结构如图5所示。
3模块性能
3．1模块功能
作为一款专门为低功耗系统而设计的无线数字传输模块，该模块具有低电平供电、低功耗的特点。供电电压范围为3V～12V。当供电电压为3V时，在接收状态下，模块电流为9.6mA；在发送状态下，模块电流为25.6mA；在休眠状态下，模块电流为2μA。通信系统使用查询方式工作时，处于接收的工作电流计算公式如下，即若休眠时间为dsl，检测信号时间为tdt，那么平均工作电流为（单位为μA
）：
Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)
因此，如果一个系统的休眠时间为8s,检测时间为13μA。这样，5400mAh的锂电流可以使用47年！当然，实际使用中应该计算模块处于接收状态时的电流，此时模块的功耗就取决于模块工作的情况和传输数据量的大小，但是其极低的待机功耗对于移动设备来说是十分重要的。
3．2通信可靠性
通信误码率可以使用如下近似公式计算：
Pe≈Ne/N
式中，N为传输的二进制码元总线；Ne为被传输错的码元数，理论上应有N∞。
在实际使用中，N足够大时，才能够把Pe近似为误码率。经过对模块的测试，在数据速率为2400bps、通信距离为100m(平原条件)时，通信误码率为10-3～10-5。在数据速率提高时，通信误码率会增加，但是通信模块可采用多项技术来提高通信可靠性。在物理层，模块采用差分曼彻斯特编码技术发送数据，从而保证通信中的同步问题；而在数据链路层，使用CRC（循环冗余编码）进行数据帧校验，用以保证数据到达用户应用层以后的可靠性。当然，用户在应用层还可以采取多种通信协议来进一步提高通信的可靠性。
3.3通信距离
在无线通信中，通信距离与发射机发送信号的强度和接收机接收灵敏度有着直接关系。本模块的发送功率为10dBm，而在数据速率为2400bps、带宽为64kHz、通信二进制误码率为10-3条件下，模块的接收灵敏度为-110dBm。在天线高于地面3m的可视条件下，可告通信距离（误码率小于10-3）大于300m。在市区环境中，可靠通信距离在10m左右。
图5
4模块应用
无线智能IC卡水表由负责显示和读写IC卡的上位机和负责阀门控制的下位机组成，上位机和下位机之间的通信使用无线数字传输模块完成，系统结构如图6所示。上位机负责人机接口，包括显示下位机状态、显示剩余水量、读取IC卡以及与下位机通信等功能，下位机完成水脉冲计数并接收上位机的指令控制阀门开关状态。由于本系统采用电池供电，所以要求系统的功耗必须非常低。水表的上位机和下位机均采用Microchip公司的低功耗单片机PIC16F73，下位机工作在查询状态。
论文摘要:本文从现有存储式电子压力计的技术现状出发，分析了在井下高温、高压、远距离条件下，实现压力、温度数据实时可靠采集、传输、分析的压力计——直读式电子压力计的数据传输方案和实施，并从技术需求分析、通讯方案选择、单芯远距离传输、曼彻斯特码编解码的软硬件设计等方面，对直读式电子压力计数据传输方案进行了深入研究。试验数据分析结果表明，本文研究结果解决了直读式电子压力计的关键技术，增强了电子压力计在油田测井领域的市场竞争力。
一、引言
目前存储式电子压力计已广泛应用于国内各大油田高温井下压力和温度的测量。存储式电子压力计在工作过程中，仪器内的单片机系统和各种传感器共同完成井下压力和温度的采集，并以数字量形式存储于电可改写型存储器中，待测试过程完成后，再将压力计返回地面，用专门配套研制的数据回放仪与压力计连接，通过软件和硬件接口通讯进行数据的接收、回放和处理，使用很不方便，影响生产。
因此，为克服存储式电子压力计的上述缺点，提高油田生产效率，提升电子压力计在油田测井领域的市场竞争力，必须研制在井下高温、高压、远距离条件下，实现压力、温度数据实时可靠采集、传输、分析的压力计——直读式电子压力计。
二、直读式电子压力计技术需求分析
（一）功能及主要技术指标要求
直读式电子压力计实现井下压力和温度参数的测量，并将测量结果通过单芯铠装电缆实时传送至地面解码控制仪，主要技术指标要求如下所示。
a)压力测量范围：（0～30、45、60、80）MPa；压力测量误差：0.04%F.S；
b)温度测量范围：（-20～+150）℃,测量误差：±1℃；
c)传输距离不小于6000m；通讯误码率1.0×10-7。
（二）基本方案及工作原理
直读式电子压力计由井下电子压力计和地面解码控制仪两部分组成，其中井下电子压力计由压力传感器、温度传感器、信号放大电路、模数转换电路、单片机系统、编码电路、数字通讯接口电路和装载于单片机系统中的相关工作软件组成，解码控制仪由解码电路、通讯接口电路、通用计算机(油田配置)和相关工作软件组成。
工作过程中，井下电子压力计由地面解码控制仪通过单芯铠装电缆提供能源，温度和压力传感器分别将环境压力和温度转换为电信号输出，该电信号经放大和模数转换后由单片机系统进行数据实时采集和处理，然后按一定周期经数字通讯口输出。井下电子压力计和井上解码控制仪之间通过单芯铠装电缆连接，解码控制仪中通讯接口电路接收井下电子压力计输出的压力和温度数据，并经解码后输入计算机中进行实时分析和处理。
三、数据传输方案选择
设备之间数据通讯通常有并行通讯和串行通讯两种方案，并行通讯的缺点是传输距离短，通讯信道所占点号多，而串行通讯与之相反。根据井下电子压力计与井上解码控制仪的数据传输特点，需选择串行数据传输方式。
在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分逻辑1和逻辑0，即用正的电压跳变表示逻辑0，用负的电压跳变表示逻辑1。
在油田测井中，井下电子压力计在井下采集大量信息，并传送给地面解码控制仪；但井下电子压力计到地面解码控制仪这段信道的传输距离较长且环境恶劣，常用的NRZ码不适合在这样的信道里传输，而且NRZ码含有丰富的直流分量，容易引起滚筒的磁化。曼彻斯特编码方式使得信号以串行脉冲码的调制方式在数据线上传输，和最常用的NRZ码相比，消除了NRZ码的直流成分，具有时钟恢复和更好的抗干扰性能，这使它更适合于从井下到井上的信道传输，因而在井下电子压力计和地面解码控制仪之间选用曼彻斯特编码使数据传输可靠性更高、传输距离更远。
四、曼彻斯特码编码软硬件设计
每一周期井下电子压力计需将采集到的压力和温度两个参数分别进行曼彻斯特编码方式输出，井下电子压力计与地面解码控制仪之间按如下通讯协议进行。
a)压力与温度均以字为单位进行传送，先发送压力字，后发送温度字，一个压力字和一个温度字的组合称为一个消息；
b)每一个字由20位组成，第1～3位为3个起始位，第4～19位为16个数据位，第20位为奇偶校验位；
c)压力字3个起始位电平为先高后低，温度字起始位为先低后高，高低电平均各占一位半，压力字与温度字校验位均采用奇校验；
d)传输的波特率：5.7292kbps（175μs/位），传输一个消息共耗时3.5ms。为保证数据传输可靠性，井下电子压力计同一消息在一个采样周期内重复发送两次，地面解码控制仪根据校验位判断每个字的正确性。
由单片机编程输出两路I/O控制信号，经过滤波电路、运放电路、整型电路后，产生曼彻斯特编码双相电平信号，并经单芯铠装电缆送至地面解码控制仪。为满足曼彻斯特编码格式及井下电子压力计与地面解码控制仪之间的通讯协议，井下电子压力计软件采用如下的编程方式输出波形。
a）压力字同步头为262.5μs高电平后跟随262.5μs低电平，温度字同步头为262.5μs低电平后跟随262.5μs高电平；
b）若数据位为逻辑0，则在87.5μs低电平后跟随87.5μs高电平；
c）若数据位为逻辑1，则在87.5μs高电平后跟随87.5μs低电平；
d）校验位的波形产生方式与数据位相同。
五、曼彻斯特码解码软硬件设计
地面解码控制仪需将井下电子压力计输出的曼彻斯特码进行解码，并按通讯协议用软件将接收到的曼彻斯特码数据转换为井下电子压力计测得的压力和温度数据，即地面解码控制仪中的解码过程为井下电子压力计编码过程的逆过程。曼彻斯特码解码过程可分为如下三部分：
a)同步字头检测，并辨别其为温度数据还是压力数据。
b)对曼码形式的数据进行解码，从曼彻斯特码波形中分离出同步时钟，并将时钟和数据进行处理使曼码数据转化为非归零二进制数据。
c)将串行数据转化为并行数据，并进行奇偶校验，以检验数据传输的正确性。
经过几千米铠装电缆传输上来的数据，幅度衰减到毫伏级，因此井上需要精密的解码电路，才能保证数据传输无误码率。井下传输上来的数据经过滤波电路、精密运算放大器、双D触发器输出曼码波形给单片机，经过单片机的程序转化为井下的压力与温度数字量。
六、试验结果
直读式电子压力计首台产品完成厂内试验后，到油田用8000m的铠装电缆连接井下电子压力计和地面解码控制仪，将电子压力计下放到井下6500m的深度，在温度高达150℃、压力为30～60MPa的油井中测试压力和温度。在三次连续5个小时的测试过程中，数据传输准确可靠，没有出现丢点现象，误码率为零。
七、结束语
试验数据统计分析结果表明，本文研究结果解决了直读式电子压力计通讯方案、通讯协议、单芯远距离传输、曼彻斯特码编解码软硬件设计等关键技术，增强了电子压力计在油田测井领域的市场竞争力。
参考文献：
关键词：线阵CCD光积分时间外总线自适应控制
线阵CCD在图像传感和测量技术领域的应用中发欣极为迅速。为满足自适应测量的工程化需要，设计出了基于线阵CCD的单同轴电缆双向时分复用传输外总线。
在数据采集测量系统中，CCD视频信号的最大幅度需要调理到ADC的满量程。CCD信号的最大幅值的决定因素有三个：CCD器件的光电灵敏度、光积分时间和屯照度。在选定CCD器件后，该值只取决于光积分时间和光照度。
在不同工作现场和工作现场的不同时段，光强是经常变化的，如果CCD器件的光积分时间固定，则光照度的变化将导致CCD视频输出信号幅值的变化。而实际上所希望的是，在光照度变化的情形下，应保持视频输出信号最大幅值稳定，这可通过光积分时间的自适应控制来实现。在CCD信号采用二值化数据处理和像元细分处理过程中，一帧数据中被检测对象的量测信息往往在边界特征和像元信号的幅度最值位置，故光积分时间的改变不影响静态被测量。
1CCD器件驱动简介
现以TOSHIBA的TCDl501C为例进行介绍，其驱动脉冲波形如图1所示。
当SH信号为低电平时，Φ1(包括Φ1O和Φ1E)电极下的势阱和存储栅势阱隔离，CCD处于光积分状态；当SH为高电平时，SH电极下形成的深势阱沟通了存储栅势阱和Φ1电极下的势阱，信号电荷包全部转到移位寄存器，而后在Φ1E，O，B和Φ1E，O，B脉冲的作用下依次移位，最后经输出电路由OS端输出。
SH的脉冲周期即为光积分时间。以像元信号的幅值为被控制量，通过改变SH的脉冲周期使视频输出的幅度最值保持在ADC的满量程，从而实现光积分时间的自适应控制。
2系统组成
该采集系统包括三大部分：CCD传感头、信号采集板和微型机。传感头和采集板之间采用单同轴电缆作为双向复用传输总线，其原理框图如图2所示。
CCD的各驱动信号由CPLD产生，视频输出经过驱动器进入同轴电缆。信号采集板通过ISA口和微机接口，板上采用FPGA作为电路的逻辑控制器，光积分脉冲由FPGA产生，其周期的调节由FPGA的VHDL软件或微机采集软件控制。在接口协议的调控下，将CCD视频信号和光积分脉冲信号双向时分复用单同轴电缆作为信号和控制的传输总线。
3总线的电气接口原理
CCD传感头中晶振选定后，Φ1和Φ2的信号频率也随之确定，CCD像元视频信号移位输出时间也就固定了。例如：TCDl501C共5076个像元(除5000个曝光像元外，还有前64个和后12个哑元)，晶振频率为20MHz，CPLD输出的Φ1和Φ2频率为2．5MHz，视频输出速率为5MHz，所以一帧CCD信号输出时间为5076／5MHz=1．0152ms。如果光积分时间为2ms，则在剩余近lms的时间内，CCD输出的是空操作，视频信号幅值接近箝位高电平。总线原理和控制信号定时关系图如图3所示。
系统在上电初始状态设置同轴电缆两端开关电平，使光积分通道开通。从定时关系中可见，光积分脉冲的下降沿启动ISA板和CCD传感头内部逻辑计数器，同时使电缆两端开关控制信号由光积分通道切换到CCD信号通道。因为CCD器件首先输出的是一定数量的哑元信号，所选择的SPDT(单刀双掷)开关的开关切换时间远远小于前面哑元信号的总输出时间，故开关切换到CCD信号通道的时间对于曝光像元信号的输出没有任何影响。当计数到5076或5064(不计后12个哑元)时，电缆两端两开关控制信号再次变换极性，使电缆切换到光积分脉冲信号通道。其实，只要在下一个光积分脉冲到来前的空操作的任何时刻完成通道切换即可。
原本最显然且直接的设计方案是采用另一条规范的总线(比如422总线)来专门传输由ISA板输出的光积分控制信号，而由CCD视频信号独占同轴电缆，这样也可满足工程化的要求；而且422总线的双绞线在恶劣环境下的传输距离和抗干扰性能也令人可以接受。
不过比较来说，单同轴电缆双向复用总线更有优越性。
第一，原理更加简洁实用，其接口协议比422接口协议还简单；
随着社会的进步和技术的发展，多媒体业务不断增长，人们对网络带宽的要求也随之增长。
通信网正向着IP化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前，我国传输网已经基本实现数字化和光纤化；交换网也实现了程控化和数字化；而接入网仍然是通过双绞线与局端相连，只能达到56kb／s的传输速率，不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造，以升级到FTTC(光纤到路边)甚至FTTH(光纤到户)，需要高昂的成本，短期内难以实现。XDSL技术实现了电话线上数据的高速传输，但是大多数家庭电话线路不多，限制了可连接上网的电脑数，而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线，把电源线作为传输介质，在家庭内部不必进行新的线路施工，成本低。电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，而且可以灵活地实现即插即用。此外，由于不必交电话费，月租费便宜。
电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方，通过电力线路传输各种互联网的数据，就可以实现数据通信，连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据，可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络，形成新型的智能化家电网，用户在任何地方通过Internet实现家用电器的监控和管理；可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能，而不必另外铺设通信信道。因此，研究电力
线通信是十分必要的。
1OFDM基本原理
正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一种正交多载波调制MCM方式。在传统的数字通信系统中，符号序列调制在一个载波上进行串行传输，每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。OFDM是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的N个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM系统中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠，而接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用OFDM的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do，d1，…，dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi，串行符号序列的间隔为t=l／fs，其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制N个子载波(fo，f1，…，fn-1)，这N个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1／T，符号周期T从t增加到Nt。合成的传输信号D(t)可以用其低通复包络D(t)表示。
其中ωi=-2π·f·i，f=1／T=1／Nt。在符号周期[O，T]内，传输的信号为D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。
若以符号传输速率fs为采样速率对D(t)进行采样，在一个周期之内，共有N个采样值。令t=mt，采样序列D(m)可以用符号序列(do，d1，…，dn-1)的离散付氏逆变换表示。即
因此，OFDM系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换和离散付氏变换处理。其核心技术是离散付氏变换，若采用数字信号处理(DSP)技术和FFT快速算法，无需束状滤波器组，实现比较简单。
2电力线数传设备硬件构成
电力线数据传输设备的硬件框图如图2所示。
2.1数字信号处理单元TMS320VC5402
用数字信号处理的手段实现MODEM需要极高的运算能力和极高的运算速度，在高速DSP出现之前，数字信号处理只能采用普通的微处理器。由于速度的限制，所实现的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世纪70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以来，近20年来涌现出一大批高速DSP芯片，从而使话带高速DSPMCODEM的实现成为可能。
TMS320系列性价比高，国内现有开发手段齐全，自TI公司20世纪80年代初第一代产品TMS32010问世以来，正以每2年更新一代的速度，相继推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代产品TMS320C54X。
根据OFDM调制解调器实现所需要的信号处理能力，本文选择以TMS320VC5402作为数据泵完成FFT等各种算法，充分利用其软件、硬件资源，实现具有高性价比的OFDM高速电力线数传设备。
TMS320C54X是TI公司针对通信应用推出的中高档16位定点DSP系列器件。该系列器件功能强大、灵活，较之前几代DSP，具有以下突出优点：
速度更快(40～100MIPS)；
指令集更为丰富；
更多的寻址方式选择；
2个40位的累加器；
硬件堆栈指针；
支持块重复和环型缓冲区管理。
2.2高频信号处理单元
主要实现对高频信号的放大、高频开关和线路滤波等功能，并最终经小型加工结合设备送往配电线路。信号的放大包括发送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪声放大部分。其中高频开关完成收发高频信号的转换，实现双工通信。同时使收发共用一个线路滤波器，这样可以节省系统成本。2．3RS一232接口单元
用户数据接口采用RS一232标准串行口。串口的数据中断采用边沿触发中断，串口中断程序完成用户数据的发送与接收。将接收到的用户数据暂存到CPU的发送缓冲区中，等到满一个突发包时就发送到DSP进行处理。
3参数设计
3．1保护时间的选择
根据OFDM信号设计准则，首先选择适当的保护时间，=20μs，这能够充分满足在电力系统环境下，OFDM信号消除多径时延扩展的目的。
3．2符号周期的选择
T>200μs，相应子信道间隔，f<5kHz，这样在25kHz带宽内至少要划分出5个子信道。另外子信道数不能太多，增加子信道数虽然可以提高频谱传输效率，但是DSP器件的复杂度也将增加，成本上升，同时还将受到信道时间选择性衰落的严重影响。因此，考虑在25kHz的带宽内采用7个子信道。
3.3子信道数的计算
子信道间隔：
各子信道的符号周期：T=250μs
考虑保护时间：=20μs，则有Ts=T+=270μs
各子信道实际的符号率：
总的比特率：3.71kbps×25子信道×2b／symbol=185.5kb／s
系统的频谱效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz
可以看出，这时系统已经具有较高的频谱效率。25路话音信号总的速率与经串并变换和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符号率相比，每个子信道还可以插入冗余信息用于同步、载波参数、帧保护和用户信息等。需要指出的是：
①由于OFDM信号时频正交性的限制条件，在此设计中尽管采用了25个子载波并行传输也只能传25路语音。如果要传8路语音，经串并转换和16QAM映射后，各个子信道上有用信息的符号率为1.855bps／Hz，最多还可以插入的冗余信息为O.145bps／Hz，在实际传输中这是很难保证的传输质量的，因此该设计相对于M-16QAM采用4个子载波传输6路话音并不矛盾。
②在此设计中，为冗余信息预留了较多的位，其冗余信息与有用信息的比值为0.59，大于iDEN系统的0.44。这是考虑到OFDM信号对于载波相位偏差和定时偏差都较为敏感，这样就可以插入较多的参考信号以快速实现载波相位的锁定、跟踪及位同步；另一方面对引导符号间隔的选择也较为灵活，在设计中选择引导符号间隔L=10。
③OFDM信号调制解调的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要对设计所需的DSP性能进行估计。根据设计要求，至少要能在250μs内完成32个复数点的FFT运算。我们知道，N个复数点的FFT共需要2Nlog2N次实数乘法和3Nl0g2N次实数加法。假设实数乘法和实数加法都是单周期指令，以32个复数点为例，这样共需要800个指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能够满足设计要求(TMS320VC5402的单指令周期为10ns)。
4.1调制部分的软件设计
此程序作为子程序被调用之前，要发送的数据已经被装入数据存储器，并将数据区的首地址及长度作为入口参数传递给子程序。程序执行时，首先清发送存储器，然后配置AD9708的采样速率，之后允许串行口发送中断产生，使中断服务程序自动依次读取发送存储器中的内容，送入AD9708变换成模拟信号。之后程序从数据存储器读取一帧数据，经编码，并行放入IFFT工作区的相应位置，插入导频符号并将不用的点补零。随后进行IFFT，IFFT算法采用常用的时域抽点算法DIT，蝶形运算所需的WN可查N=512字的定点三角函数表得到。由于TMS320VC5402的数值计算为16位字长定点运算方式，所以IFFT采用成组定点法，既提高了运算精度又保证了运算速度。然后对IFFT变换后的结果扩展加窗，并将本帧信号的前扩展部分同上帧信号的后扩展部分相加，加窗所需窗函数可查表得到。窗函数存放在窗函数表中，是事先利用C语言浮点运算并将结果转换为定点数存放在表中的。
经实测，从读取串行数据到加窗工作完成最多占用75个抽样周期(75×125μs)的时间，而发送一帧信号需512+32=544个抽样周期(544×125μs)。这说明C5402的运算速度足够满足需要。
当上一帧信号发送完毕，程序立即将以处理好的本帧信号送入发送存储器继续发送，并通过入口参数判断数据是否发送完毕。
4.2解调部分的软件设计
用TMS320VC5402实现的流程分同步捕捉及解调两个阶段。同步捕捉阶段执行时，首先清接收存储器，配置AD9057的采样速率，然后开串行口接收中断，使接收中断服务程序接收来自AD9057的采样数据并依次自动存入接收存储器。
每得到一个新的样点，程序先用DFT的递推算法解调出25路导频符号，并对导频均衡。之后分别同参考导频符号矢量600h+j600h进行点积，这里用导频符号矢量的实部与虚部的和代替点积，即可反映相关函数的规律，以简化运算。求得25路导频与参考导频的相关值后暂时保存，并分别与前一个样点所保存的各导频相关值比较(相减)，用一个字节保存比较结果的正负号(每路导频占1bit)。在处理前一个样点的过程中，也用一个字节保存它同其前一样点的导频相关值比较的正负号。对这两个字节进行简单的逻辑运算，即可判断出各导频是否在前一个样点处出现峰值。倘若25路导频中有20个以上的导频同时出现峰值，则认为该样点以前的N=512个样点即为捕捉到的一帧信号，程序进入解调阶段；否则等待接收新的采样点继续进行同步捕捉。
解调阶段首先对捕捉到的帧信号进行实信号的FFT变换，仍然采用成组定点法，之后进行均衡。然后利用导频算出本地抽样时钟的延迟τ，在计算中应尽量避免出现除法，可将常数分母取倒数后提前算出，作为乘法的系数。为了保证其后二维AGC的精度，计算中τ精确到O.1μs。接下来根据τ调整抽样时钟，程序将调整量通知串行口发送中断服务程序后，继续执行二维AGC，而由中断服务程序在每次中断响应时间命令，每次可以调整下一采样时刻提前(或落后)1μs。
二维AGC分两步进行。首先根据τ对均衡后的调制矢量进行相位校正，这里需要利用FFT变换所使用的512字的三角函数表，用一个指针指向三角函数表的表头，根据τ及三角函数表角度间隔算出多少路子信道才需要将指针下移一格，通过这种查表的方法可以简洁地确定各子信道的校正量。经相位校正后，即可利用导频进行幅度校正。
接下来经判决，并／串变换及解码即可解调出本帧数据。然后对均衡器的权值采用LMS算法进行调节。程序通过对这部分信号进行简单的幅值门限分析，很容易判断出是否收到了信号。若有则继续接收；否则结束返回。
视觉传达艺术是当代新兴起的艺术狂潮，在各大媒体杂志的大肆宣传下，成为了当下艺术设计时兴的一种设计理念。“视觉”指人民能用肉眼看到的视觉感受，“传达”是将所接收到的信息进行传递的一个过程。其主要内容包括大自然和个体的信息传递、个体内部的信息传递与个体和个体的信息传递，其间的哲理逻辑性比较强。商业服务是视觉传达艺术的主要领域，商业行业利用人民的视觉形象和商业服务进行有机结合，通过媒体展现给公众，从而促使公众消费。视觉表达艺术通过文字、图形和颜色的搭配，展现出不同的美感，这是让人可以和大自然沟通的良好表现，这种表现把商品的优势和特点通过视觉最直观的表达给客户，对商品的促销起了重要的作用。随着人们生活水平的提高，人们开始更加注重精神领域的需求，视觉传达艺术从开始美术设计到现在的平面设计，给人们的精神生活带来了新兴的元素，填补了人们空虚的精神生活，在新时期下视觉传达艺术的不断创新和发展，已经应用到更为广泛的不同领域，但要满足人们日益增长的精神需求，这就要求设计师不断提高自身的专业知识和水平，在传统的设计理念中不断创新和探索，给人们传递不同的视觉盛宴。
二、视觉传达艺术设计的创新设计理念
（一）对设计理念和视觉语言进行创新
随着人们审美观念的提高，人们的精神需求和品味也更加不容易得到满足，因此，商业企业在对设计师的设计理念方面的要求也要求越来越高，只有在设计理念方面不断的改革创新下设计的艺术作品才能与社会需求接轨,有利于视觉传达艺术长期有效的发展。在视觉传达艺术的色彩、文字光、影与文字方面进行创新设计，不仅能体现当前时代的特色，还能提高公众对美学的感知和认识。同时在视觉语言上的创新也十分重要，视觉传达艺术主要从图形语言话和语言图形化入手，视觉语言主要包括图形、文字和色彩的美学和视觉元素进行创新。视觉语言的创新更加吸引客户的实现，更好地进行宣传。
（二）实现多元化和个性化创新
设计师在设计艺术品时，利用艺术风格的多元化来展现出艺术品本身具有的个性化。在传统的视觉传达艺术的设计方式单一、缺乏个性和新颖。因此，设计师应改变传统的设计方式，把传统模式进行创新向多元化和个性化发展。设计师应抓住时展的需求，设计出具有现代特色的作品，将设计理念的多元化以及个性化，通过设计品的视觉传达艺术展现在人们的视线中。个性化的设计能在和其他作品相比中脱颖而出，设计师应该根据每个产品自身的特点设计出具有个性化特色的作品。满足人们日益提高的精神需求。
（三）设计理念的民族特色和绿色创新理念
随着社会的不断变化，人们精神越来越不容易得到满足，在这个到处充满创新和改革的时代，设计理念除了要多元化和个性化以外，还应该加入具有民族特色的创新理念。使设计理念的元素更加丰富，吸引群众目光的同时也发扬了我国的传统民族文化。在设计理念的不断创新和变化，企业也不能忽略对社会环保问题，绿色环保问题已成为现代人最为重视的一个问题，如果设计师能把绿色充分融入到视觉传达艺术的设计理念中，人们在追求美感还能增强绿色环保意识，从而提高了人们的生活环境质量，把视觉传达艺术更好的展现出来。
三、总结
论文摘要穿心莲以全草入药，具有清热解毒、抗菌消炎、消肿止痛等功能。根据穿心莲的生长习性，介绍穿心莲的主要栽培管理技术，包括采种与种子处理、播种、田间管理、病虫害防治等方面的内容，为药农提供一定的技术支持。
穿心莲属爵床科、穿心莲属草本植物。以全草入药，具有清热解毒、抗菌消炎、消肿止痛等功能，主治细菌性痢疾、尿路感染、急性扁桃体炎、咽炎、肺炎和流行性感冒等，外治化脓性中耳炎、外伤感染、疖肿等症。穿心莲喜温暖、湿润、向阳环境，怕旱，怕寒，在低温、干旱或低洼积水地方不宜种植，在土壤肥沃疏松、排水良好、pH值5.5~7的壤土、砂土上生长良好。肥料充足，枝叶生长茂盛，尤其是生长前期，应多施氮肥，有利增产。繁殖以种子播种、育苗移栽为主，亦可直播。
1育苗播种或直播
1.1育苗播种
1.1.1选地整地。育苗地应选择土壤疏松、肥沃、排水良好、背风向阳、有水源、灌溉方便的地方，因穿心莲种子细小，要充分整平畦面，施足基肥。栽植地可选择地势平坦的平地、缓坡或生荒地，可在果林下种植，以短养长。选好地后，于头年深翻，使其风化熟化。春播前结合整地，施熟腐厩肥、堆肥22.5t/hm2，再深耕一遍，整细，作成宽1.5m的高畦种植。
1.1.2播前种子处理。穿心莲种皮较硬，表面有一层蜡质，妨碍种子吸水，难以发芽。因此，在播种前，要拌细砂擦伤种皮至种子失去光泽，去掉蜡质层，再将种子放入45℃左右温水中浸种24h，以利发芽。
1.1.3育苗。3月至4月上旬播种，播前先翻耕土壤，再在畦面上撒施腐熟的厩肥、堆肥，将土肥混合后整平畦面，然后将已处理的种子与灶灰、人粪尿拌混成种子灰，均匀撒入畦面，覆盖一层薄细土或生灰土，以不见种子为宜。撒播用种量为90~105kg/hm2，播后盖草浇水。当日平均地温20℃时，10d左右出苗，15d齐苗，出苗后逐步揭去盖草，勤松土、除草、灌溉，当幼苗生长出2对真叶时，追施1次稀薄的人粪尿，促使幼苗生长健壮，培育2个月左右，幼苗4~5对真叶时，即可出土定植，气温较低地区，可使用塑料膜覆盖育苗。
1.1.4移栽。移栽以6月底、7月初为定植适期，选阴天或小雨天移栽成活率较高，若在晴天移栽应于前1d把育苗地灌透水，待水渗透湿润畦面后，于次日傍晚将幼苗根部带土挖起栽种，栽时在畦面上按行距25~30cm、株距20cm挖穴，每穴栽入矮壮苗1株，栽苗18万株/hm2左右，栽后即浇1次稀薄人粪尿水，覆土压紧以利成活。
1.2直播
于春季4月中旬至5月上旬进行，在整好的地上按行株距30cm×25cm挖穴，穴内施入足量人畜粪水，然后将处理好的种子拌灶灰、人粪尿播入穴中，覆盖薄层细土，以不见种子为度，稍加压紧，畦面盖草保温保湿，7~10d出苗，穴播用种3.75kg/hm2。
2田间管理
幼苗成活后，进行第一次中耕除草，中耕宜浅，避免伤根，然后浇稀薄人粪水22.5t/hm2，以后每隔15d中耕除草1次，并结合追肥，施用稍浓人畜粪30t/hm2，封行后不再进行，如有机肥不足，可施硫酸铵或尿素等氮肥，最好交替使用，以利增产。直播地苗高7cm左右进行间苗、补苗，每穴留壮苗1~2株。排灌水，移栽后如遇干旱应于早晚各浇1次，生长前期幼苗需水量较大，要经常灌水，保持土壤湿润，以利幼苗生长，雨季和每次灌大水之后应及时排除余水，若长时间积水，易造成根部腐烂，植株死亡3病虫害防治
3.1立枯病
4~5月育苗期发生，多在幼苗长有1~2对真叶时发病严重，此时幼苗近土面茎基部产生黄褐色水渍状、长形病斑，向茎部周围扩展，形成绕茎病斑，患部失水干缩，使幼苗枯萎，成片倒伏而死，若发病后用70%敌克松1000~1500倍液或30%多福800倍液喷雾防治。
3.2枯萎病
7~8月高温多湿季节发生，发病初期植株顶部嫩叶发黄，下部仍为青绿色，严重时茎叶变黄，植株矮小，最后全株死亡。发生病株喷30%乙酸酮（克菌）1500倍液处理。
3.3疫病
7~8月高温多雨时发生，叶上产生水浸状绿色病斑，植株枯萎。喷1∶1∶100~200波尔多液或在阴天喷70%敌克松500倍液防治。
Proceedings of the 12th
Italian Conference Sensors
and Microsystems
2008, 563pp.
Hardcover
ISBN 9789812833587
G Di Francia等著
本书为第12届意大利传感器与微系统会议论文集。这次会议由意大利传感器与微系统协会于2007年2月12-14日在Napoli城镇举行。本书收录了本次会议上的近80篇论文,为传感器与微系统及其相关技术领域的发展提供了一个独特的视角。
传感器与微系统是一门多学科交叉的综合性学科,它涉及材料科学、化学、应用物理、电子工程、生物技术等许多领域。本书将收录的79篇论文依据其所属的不同领域共分为9个部分:1.生物传感器,包含用于血糖生物传感器的敏感元件的制备与特性等10篇文章;2.生理参数监测,包含了对一种用于糖尿病人呼吸标志物检测的氧化铟传感器的研究等4篇文章;3.气体传感器,包含用多孔硅推动硅技术的极限:一种CMOS气体敏感芯片、用基于碳纳米管的纳米复合层涂覆的薄膜体声波谐振器制成的蒸汽传感器、饮水机中水和酒精蒸发速率的检测等15篇文章;4.液相传感器,包括用于水和空气环境化学检测的基于二氧化锡颗粒层的光纤传感器等4篇文章;5.化学传感器阵列和网络,包含了一个用于易挥发性有机化合物分析的多通道的石英晶体微天平、一种用于酒质量分析的新型便携式微系统的发展等9篇文章;6.微制造与微系统,包括通过实验研究湿多孔硅的拉曼散射现象、多孔硅上高流速渗透膜在氢过滤装置中的应用等13篇文章;7.光学传感器与微系统,包括金属包层的漏波导化学和生化传感应用、结构光纤布拉格栅传感器:前景与挑战等14篇文章;8.物理传感器,包括通过多像素的光子计数快速闪烁读出等6篇文章;9.系统和电子接口,包括能够估计并联电容值的非校准的高动态范围电阻传感器前端等4篇文章。
本书介绍了传感器与微系统在意大利的发展状况与趋势,对于从事传感器与微系统方面的研究人员及工程师们,它是一本十分有价值的参考读物。
孙方敏,
博士生
(中国科学院电子学研究所)
山西省作协副主席韩石山说，“麦地”是一个好名字，立马让他想到后头再缀上三个字的一本外国小说，接着又想到了故乡晋南平原上那一望无垠的麦田。春天一片葱绿，夏天一片金黄。有生机也就预示着收获，是收获也就蕴含着曾有的生机。韩石山说自己给这四位作者都写过评介性的文字。在他们各自奋斗多少年后，集结在一起，显示了许多共同的品质：张扬的是个性，内敛的是传统。山西文学常被人以“山药蛋派”概之，韩石山说自己最容忍不了就是艺术单一，最企盼的就是五彩缤纷、各映其辉。韩石山说：“‘麦地丛书’的出版，绝对是个喜讯儿，我不愿意给它冠上什么姓氏，但它昭示的东西是不言而喻的，且让我这文坛的老兵也说句大话吧――山西文学的威风又来了！”
让我们再听听作者们的体认。
葛水平说，自己与赵树理先生惟一有关系的就是都出生在山西。在当代文学的历史叙述中，以赵树理为代表的山西作家群，一直具有“流派”性质。其实，赵树理的创作生涯中也有不少困惑，而且这些困惑是他本人所不能解决的。如果说我们和前辈作家有联系的话，就是地域特征的规约，使我们共同关注了普通人。山西是农业省份，乡土中国文化在这里一直流淌，这是一种不自觉的文学接续。与“后”有关系的是我们的出生。葛水平说，值得庆幸的是，现在作家的创作环境与赵树理那个年代比较起来要自由得多，文学所承担的重负也不能简单比较。让她感慨的是，今天还有多少作家能够像赵树理那样专注和有敬畏之情、能够像赵树理那样坚韧和持久？这也是我们只能在赵树理之“后”而难超越的最终原因。无论在山西还是在全国其它地方，赵树理等文学前辈已经成为我们的尺度和丰碑，也是构成今天的“焦虑”之一。但一个时代有一个时代的文学，岁月拉开的不仅是物理时间的距离，同时拉开的还有社会、人文环境以及对文学理解的距离。这一切不在我们的把握之中，因此文学最终与命名无关，与之相关的是我们如何对人类的基本价值和文学价值进行坚守与捍卫。
王祥夫也表示很敬重赵树理先生，但他觉得以地域对作家进行分类是不科学的。他说，赵树理最值得学习的地方还是在于他关注现实的态度，在于他的现实主义写作精神。有句话是“你不关注社会，社会也不会关注你；你不研究民众，民众也不会研究你”。赵树理做到了这一点，所以人们到现在还频频提起他并纪念他。谈到赵树理，王祥夫觉得不应该用所谓的“民间立场”――这是现在被批评家们频频提到的一个词。赵树理那时候的创作和政治联系还是十分紧密的，一点都不敢偏离，说“民间立场”只能说明他的选材眼光。是他的出身、他工作的经历、他的兴趣所在，注定了他是那样一个作家，而他在政治上的敏感，使其创作更加地符合以往通常认为的“典型的现实主义”。说到自己的创作，王祥夫说他写的大多是周围来往穿梭的小人物，因为熟悉他们，所以很自然要写到他们。一个作家的生命，就在于他对民众要有真情。说到师承，王祥夫觉得自己从艺术到思想都与“山药蛋派”有距离。记得上世纪90年代他在《上海文学》发表中篇小说《雇工歌谣》的时候，主编周介人专门为这篇小说写了卷首语，题目就是《又见山药蛋派》，当时他就感到很愕然。但有一点是肯定的，那就是赵树理先生热情关注现实的精神是应该继承的，然后才能谈到艺术上的突破和超越，对赵树理的真正理解也在于此。
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