一、项目概述

Deimos DAQ 是一套软硬件全栈开源实时数据采集与闭环控制生态系统，完整覆盖硬件设计、设备固件、上位机控制软件，支持自主搭建基于以太网的同步测控平台。项目面向科研实验室自动化、热工实验、材料测试、小型工业实时闭环控制场景，摆脱商用 DAQ 设备的闭源限制与授权约束，硬件图纸、固件源码、控制程序全部开放，可按需修改、二次开发。项目采用 Apache 2.0 / MIT 双宽松开源协议，允许商用场景使用。

二、核心硬件平台：Deimos DAQ 7.0.x

硬件以以太网为通信载体，采用 24V 直流供电，依靠 UDP/IPv4 实现稳定实时 IO 交互，控制周期范围 5 Hz～5 kHz。

信号通道能力

• 输入：18 路模拟量、6 路数字量；支持 4–20mA 电流、3 线 RTD / 应变片、K 型热电偶、宽范围电压信号、编码器与脉冲计数；

• 输出：4 路 PWM、2 路 DAC 模拟输出、4 路通用双向 GPIO； 硬件实现多通道同步采样，所有通道数据同一时刻上报，保障动态实验数据一致性。

三、通信架构

控制器与 DAQ 外设采用通用 Socket 消息模型，支持多种通信介质：

1. UDP/IPv4（主推方案）：规避 TCP 队列阻塞问题，抵御网络抖动；每个周期完整下发全部 IO 状态，少量数据包丢失不会造成外设状态永久错乱；

2. Unix Socket：提供进程间通信接口，用于软件仿真、虚拟 DAQ 设备开发； 后续规划扩展 TCP、IPv6、线程消息通道等更多通信实现。

四、数据存储与集成方案

数据读写运行在独立线程，不会阻塞核心实时控制回路，支持多种数据落地方式：

• CSV 本地文件存储：定长数据格式，支持文件自动分段；

• DataFrame 内存缓存：用于短时高速数据缓存；

• TimescaleDB 时序数据库：适配长期实验数据归档，支持批量写入优化；

• 实时内存值缓存：对外提供接口，随时读取最新采集数据。

五、内置实时算法库

控制内核原生集成测控领域常用运算函数，可直接在控制周期内调用，无需额外开发：

• 状态机（SequenceMachine）：实现复杂时序逻辑、自定义调度策略；

• 温度换算：K 型热电偶冷端补偿、Pt100 铂电阻温度转换；

• 控制算法：带抗积分饱和功能的 PID 控制器；

• 信号处理：二阶巴特沃斯低通滤波器；

• 标定工具：多项式运算，附带 Levenberg–Marquardt 曲线拟合功能，支持传感器标定。

六、项目设计理念

核心目标

1. 通道完全独立，保证多通道同步采集；

2. 控制环路具备状态恢复能力，具备网络丢包容错特性；

3. 支持在线实时标定，软件运行无需管理员权限；

4. 基于标准以太网硬件，实现微秒级时间同步；

5. 软硬件统一语义化版本管理，清晰区分兼容 / 破坏性变更；

6. 硬件、固件、软件全部开源，开放二次开发。

明确不实现的功能（Anti-Goals）

不提供云平台接入、IoT 物联网功能、远程 OTA 固件升级；不片面追求极致性能压榨，优先保证系统稳定、可维护。

七、版本管理规范

软硬件统一采用语义化版本规则：

• 主版本（Major）：存在破坏性变更（通道定义、数据包格式修改等）；

• 次版本（Minor）：向后兼容的功能升级（量程扩展、算法优化）；

• 补丁版本（Patch）：兼容式故障修复、非关键元器件替换。

八、适用场景

高校实验室科研测试、热流体 / 材料自动化实验、传感器标定系统、小型设备实时闭环控制、教学测控平台；适合希望自主定制采集硬件、摆脱商用 DAQ 封闭生态的研发团队。

九、技术栈概览

上位控制主体基于 Rust 开发，同时提供 Python 开发接口；仓库包含硬件 PCB 工程、嵌入式固件、上位机控制程序、自动化 CI 脚本、配套文档，形成完整可落地的测控解决方案。

十、项目地址

https://github.com/deimoscontrols/deimos