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

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

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

外界模塊

溫濕度計(jì)

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(cè)振模塊

TTS語(yǔ)言播報(bào)模塊

在硬件總體設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)于激光測(cè)振和兩級(jí)音頻信號(hào)的采集和降噪信號(hào)的輸出，使用串口功能實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音播報(bào)，通過(guò)USBHUB，對(duì)于攝像頭的圖像進(jìn)行了采集。我們對(duì)于雨珠S設(shè)備提供的數(shù)字IO和電壓源的使用率達(dá)到了100%”，此外借助了IIC，UART，RS485和單總線協(xié)議進(jìn)行通訊，充分發(fā)揮了雨珠S設(shè)備的功能和開(kāi)發(fā)潛力。

軟件的開(kāi)發(fā)，我們使用的是雨珠S設(shè)備SDK的Python接口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所需的各個(gè)功能。并結(jié)合PyQt完成了簡(jiǎn)潔易用的UI設(shè)計(jì)。

雨珠S對(duì)于Python接口的良好支持，對(duì)于原型開(kāi)發(fā)更加如虎添翼，才使得我們能夠在這有限的時(shí)間內(nèi)完成了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。在PC端控制上，完成了包括子線路無(wú)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(shí)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(duì)更多未知的非標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)序，大大加快了設(shè)備原型的開(kāi)發(fā)。比如我們組在對(duì)于紅外溫度信號(hào)采集模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)此模塊的IIC時(shí)序與系統(tǒng)內(nèi)置的傳統(tǒng)IIC協(xié)議不兼容，無(wú)法正常驅(qū)動(dòng)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(duì)出現(xiàn)，導(dǎo)致發(fā)送完讀取寄存器地址后的Restart信號(hào)前多了一個(gè)停止位，造成數(shù)據(jù)采集失敗。經(jīng)過(guò)云編譯進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于時(shí)序的精確控制，成功解決了停止點(diǎn)的問(wèn)題。

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

此外，我們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，做了大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，比如這里給出的角度，距離對(duì)于降噪效果影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

同時(shí)，我們使用fxlms算法進(jìn)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(kāi)發(fā)接口，有上百個(gè)底層API。能夠勝任多種功能，多種設(shè)備的原型開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)現(xiàn)更加個(gè)性化的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
我們?cè)诒卷?xiàng)目中，雨珠S設(shè)備提供的數(shù)字IO和電源的使用率達(dá)到了100%。我們完成了6項(xiàng)主要功能，其中兩項(xiàng)功能用到的傳感器與驅(qū)動(dòng)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(jì)開(kāi)發(fā)。在下一步我們還將完成溫濕度模塊的開(kāi)發(fā)和更好降噪水平的實(shí)現(xiàn)，更加充分發(fā)揮云編譯的功能。

審核編輯 黃宇