基于网络远程实现的电气测控平台的研究——频率特性测试仪的实现

摘要

实验是高校教学必不可少的环节，随着现代化网络技术的发展，将网络远程控制技术引入高校实验设备及项目越来越普遍，实现了课程实验和工程项目相结合，虚拟仿真与现场实验相结合。相对于传统的现场实验而言，其所有资源面向在校学生和社会大众开放，使学习者成为实验主体，具有极大的开放性、交互性、高效性、普适性和终身性。本文将网络远程控制与具有通用性的电气测控实验平台相结合，提供了自主在线实验平台的实现方案。 基于ARM Cortex M4和FPGA的电气测控实验平台具有通用性，可以拓展设计构建适用范围较广的输入、输出通道。具有较宽频率范围、较高精度的输入输出模拟通道，配置实时信号硬件采集、存储、分析处理功能，也可以采用上位机软件进行后期的分析处理，具有较宽的应用范围。此平台可以实现信号检测、采集、存储、处理、分析，信号产生、控制、驱动，以及两者的混合应用。 本文以频率特性测试仪的设计作为应用范例，验证电气测控实验平台的性能。频率特性测试仪采用DDS（Direct Digital Frequency Synthesis）直接数字频率合成技术，通过FPGA内部搭建的DDS产生100HZ~10MHz扫频范围的正弦波扫频信号数据，经高速D/A转换器转换为正弦信号，再经过信号调理电路，作为被测网络的激励信号。被测网络响应信号经过信号驱动电路，由A/D转换器采集后输入FPGA，得到激励信号经被测网络后幅度数据和相位数据。激励信号产生及输入信号幅度检测与相位检测经由基于Cortex M4内核和TM4C1294控制器的ARM系统进一步处理控制，得到被测网络的幅频特性和相频特性。 本文在上述具有通用性的电气测控实验平台引入网络远程控制，可实现远程开发、设计、调试、测试。为了以后的升级和维护方便，以及系统的实验内容扩展和灵活性，网络远程控制系统采用B/S（浏览器/服务器）模式，登录客户端浏览器即可访问服务器。利用LabVIEW的执行系统命令（System Exec.vi函数）和LabVIEW WebService技术，远程调用CCS命令行工具，在不打开CCS软件开发环境的情况下，远程实现CCS程序的创建、导入、编译、下载等操作功能。另外，利用FileZilla软件搭建FTP服务器，实现FTP文件传输，包括文件的上传和下载。

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152210王晨-基于网络远程实现的电气测控平台的研究——频率特性测试仪的实现