MRI失超保护嵌入式控制系统 · 课程目录

📚 30 章节 ⚡ 失超检测 · 控制 · 安全 🛠️ STM32 / RTOS / HIL

MRI系统概述与失超原理

MRI原理超导磁体失超分类物理机制

失超保护系统总体架构

需求分析架构设计性能指标层级划分

嵌入式控制器选型与硬件平台

MCU/MPU对比选型依据最小系统

传感器接口与信号调理

电压/电流传感器PT100/NTC放大滤波ADC

失超检测算法(一)：阈值检测法

固定/自适应阈值迟滞比较器软件滤波误触发

失超检测算法(二)：变化率检测法

dT/dt dV/dt滑动差分多参数融合灵敏度/特异性

失超检测算法(三)：机器学习辅助

特征提取决策树/SVMMCU部署量化推理

执行机构驱动设计

加热器PWM接触器/继电器冗余驱动负载诊断

通信协议与接口(一)：CAN总线

CAN基础报文帧波特率bxCAN配置

通信协议与接口(二)：RS-485/Modbus

Modbus多机通信CRC校验上位机交互

通信协议与接口(三)：以太网 & TCP/IP

LwIPUDP广播心跳包远程OTA

实时操作系统(RTOS)应用

FreeRTOS任务划分优先级信号量/互斥锁

软件架构与状态机设计

分层架构FSM建模状态转换代码实现

故障诊断与自检功能

上电自检POST传感器健康执行器回检故障码存储

安全完整性等级(SIL)与功能安全

IEC 61508SIL2/SIL3冗余架构SFF计算

冗余设计与容错机制

双控制器热备份心跳切换数据一致性SPF分析

电磁兼容性(EMC)设计

强磁场挑战屏蔽接地PCB布局TVS保护

电源系统设计

隔离DC-DC多路电压欠压保护低功耗模式

固件开发与调试环境

IDE搭建J-Link/ST-Link日志SWO断点调试

硬件在环(HIL)测试

HIL平台模拟失超信号故障注入Python脚本

系统集成与联调

传感器-执行器联调时序对齐带载测试地环路排查

可靠性工程与MTBF计算

可靠性模型降额设计加速寿命试验MTBF预计

热管理设计

散热方案热仿真温度监测热关断保护

固件升级与维护

Bootloader双区签名校验回滚机制远程OTA

数据记录与故障追溯

黑匣子环形缓冲区EEPROM/Flash数据导出

人机交互界面(HMI)

OLED/LCD按键输入状态指示灯菜单导航

与MRI主机系统的接口

数字I/O光耦4-20mA/0-10V握手协议

标准与法规符合性

IEC 60601EMC标准FDA/CE技术文档

项目实战(一)：STM32失超检测控制器

需求分析硬件选型原理图PCB固件框架

项目实战(二)：算法实现与系统联调

算法实现系统联调性能测试问题复盘