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本文介紹了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，他主要完成對某 設備上交流電源、直流電源、模擬電壓、開關信號、 脈沖信號等各種信號的采集工作。完成對上述信號的 如下特征進行紀錄： (1)奪流電源的電壓、頻率及相序，交流電源的供電時序； (2)直流電源的電壓及供電時序； (3)模擬信號的幅值及反映其變化規(guī)律的波形； (4)開關信號的電平幅值及信號時序； (5)脈沖信號的幅值、脈寬和周期、時序。 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體上由硬件和軟件2部分組成，硬件是該系統(tǒng)的基礎，他完成各種數(shù)據(jù)的采集；軟件是該系統(tǒng)的核心，他主要完成對各個硬件模塊的控制和調(diào)度，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲，并提供人機操作界面。 1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)過程中，軟件扮演著極其重要的角色。從功能上講，他的涵蓋面很廣，從硬件設備的驅(qū)動程序到開發(fā)整套系統(tǒng)所需的各個開發(fā)環(huán)節(jié)在內(nèi)，他們的層次性很清晰。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 (1)VISA管理程序及接口軟件 VISA (Virtual lnstrument Software Architec-ture)是一個獨立于硬件設備、接口、操作系統(tǒng)、編程語言的I／O控制庫，處理測控計算機與儀器間物理連 接的通訊信息。通過VISA，由不同硬件接口(如:GPIB，VXI或RS232等)連接的儀器設備可以集成到一個系統(tǒng)中，由一個軟件、一套命令函數(shù)完成所有儀器設備的控制。 (2)測試資源層 測試資源層主要由測試儀器驅(qū)動軟件組成，系統(tǒng)所選用的貨架成品測試儀器無論是VXI總線還是GPIB總線儀器，每臺儀器均對應一個測試驅(qū)動軟件，該軟件應按VISA要求編寫，軟件功能函數(shù)則完成對儀器測試功能的控制和測試數(shù)據(jù)的讀寫。 該部分包含有VXI—MXI—Ⅱ驅(qū)動程序，HPE1413驅(qū)動程序和HP El459驅(qū)動程序。各個驅(qū)動程序負責完成對相應模塊的初始化和各種配置，并實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)的讀寫。該驅(qū)動程序一般不單獨執(zhí)行，他是由執(zhí)行程序來調(diào)用。 (3)應用開發(fā)層 用戶開發(fā)層是一個軟件開發(fā)平臺，為了充分利用CVI和儀器之間的方便通訊和VC的強大功能及友好的人機界面。該軟件將利用CVI和VC共同開發(fā)，他首先用CVI編制和儀器通訊的動態(tài)鏈接庫，在用VC編寫控制函數(shù)，并調(diào)用CVI編制的動態(tài)鏈接庫里的函數(shù)來從儀器上讀取數(shù)據(jù)。 (4)用戶應用層 用戶應用層是軟件系統(tǒng)的頂層，他實際上就是一個執(zhí)行程序，實現(xiàn)對各種儀器模塊的調(diào)度，包括初始化及各個模塊子系統(tǒng)的配置，最后實現(xiàn)對導彈上各種數(shù)據(jù)的同時讀取，并以波形的形式顯示出來，用來觀察各個信號的幅度大小、頻率大小、相位關系及各種時序關系。并把數(shù)據(jù)存儲在硬盤中，好在以后進行數(shù)據(jù)回放。 2 采集軟件的設計 該程序設計最主要的部分就是數(shù)據(jù)采集軟件模塊的設計，他的主要任務就是完成對數(shù)據(jù)的采集、波形的顯示、數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)的回放。由于要采集的數(shù)據(jù)量很大，有一百多路信號，包括數(shù)字信號和模擬信號。而且采樣間隔也很短，為1 ms。當采用單線程來完成所有的工作時，難以滿足要求。所以該程序?qū)⒉捎枚嗑�程來編程。另外，為了便于更好地管理采集回 來的數(shù)據(jù)，該程序?qū)?shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫里。 (1)數(shù)據(jù)的采集 首先把對儀器進行配置和數(shù)據(jù)讀取的函數(shù)做成動態(tài)鏈接庫，其動態(tài)鏈接庫里的函數(shù)主要有3個：初始化函數(shù)、讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)和關閉儀器的函數(shù)。然后在主程序中調(diào)用動態(tài)鏈接庫里的函數(shù)，首先要加載動態(tài)鏈接庫，然后獲取其函數(shù)的指針，利用其指針來調(diào)用函數(shù)，來實現(xiàn)對儀器的操作。 (2)波形的顯示 數(shù)據(jù)的顯示有2種情況，一種是從HP El459來的開關信號，還有一種是從HP El413來的模擬信號，通過選擇，可以顯示他們一部分通道的波形，通過翻頁， 可以選擇其他的通道進行顯示。 (3)數(shù)據(jù)的存儲 數(shù)據(jù)的存儲就是把讀入內(nèi)存的數(shù)據(jù)通過ODBC存入數(shù)據(jù)庫，由于該數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)非常簡單，只需建立一個表格就可以把他們之間的關系描述清楚。所以在進行數(shù)據(jù)存盤之前用SQL先建立一個表格，然后在數(shù)據(jù)存盤時和這個表格建立連接，然后把讀取的數(shù)據(jù)存入該表格。 (4)數(shù)據(jù)的回放 他主要是把存放在數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)以波形的形式顯示出來。本程序采用多文檔形式，當回放時，可以通過按下面板上的按鈕來顯示不同通道的波形。顯示的波形還可以進行放大和縮小變換。 其中軟件工作的程序流程如圖2所示。 3 關鍵技術 為了滿足采集系統(tǒng)的試驗要求，本軟件在開發(fā)過程中采用了3項關鍵技術。 (1)動態(tài)鏈接庫(DLL)技術。 動態(tài)鏈接庫是運行時模塊，他是把程序編譯成二進制文件，在運行程序時才加進來，這使得他與編程語言沒有關系。所以可以利用動態(tài)鏈接庫把幾種編程語言結(jié)合起來編程，充分利用各種編程語言的優(yōu)點。該軟件就是通過動態(tài)鏈接庫，充分利用CVI容易和儀器進行通訊的優(yōu)點和VC的友好界面及靈活的顯示功能。 (2)多媒體定時器(Multimedia Timer)。 為了提高Windows操作系統(tǒng)的定時精度以滿足對通道的讀取精度要求，提高實時顯示的刷新速度和軟件存儲的效率，采用Windows下提供的多媒體定時器，其定時分辨率(Resolution)最高為1ms，遠遠高于Windows提供的默認Timer的性能(55ms)。 (3)多線程技術。 Win32是一種搶占式多任務操作系統(tǒng)，他為每一個線程輪流分配時間段，讓線程在分配的時間段里運行。每個進程除了系統(tǒng)自動生成的主線程外，還可以創(chuàng)建多個線程來協(xié)同完成指定的操作。利用多線程可以大大提高CPU的利用率。對于該應用程序，由于要處理的數(shù)據(jù)量非常大，只有利用多線程才能滿足要求，才能保證數(shù)據(jù)不丟失。 (4)ODBC (開放數(shù)據(jù)庫互連) 技術。 通過ODBC技術實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接，也即采用SQL數(shù)據(jù)庫查詢語言，可以保證軟件的通用性，避免應用程序隨著數(shù)據(jù)庫的改變而改變。另外，利用數(shù)據(jù)庫技術，可以更方便地對數(shù)據(jù)進行顯示，可以很方便地定位到某一段數(shù)據(jù)的顯示，也可以選擇任意的通道波形進行顯示。 4 結(jié) 語 使用該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以快速地記錄和存儲大量的實時數(shù)據(jù)，這對分析某設備的性能參數(shù)和工作狀態(tài)具有非常重要的作用。 |
