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远程数据采集与交互系统设计

作者: 时间:2011-03-08 来源:网络 收藏

数据采集箱的核心:XC2VP30是工业级Virtex-II Pro FPGA器件之一,逻辑单元Slice有13 696个,RAM为2 448 Kb,136个18×1乘法器以及8个数字时钟管理模块和644个用户I/O端口,以及2个工作在350+MH4,基于FPGA开发平台的BLDCM模糊PI控制器IBM PowerPC 405 RISC处理器和8个3.125 Gb/s RocketIO收发器,能提供多达120 Gb/s全双工数据传输。Xilinx的FPGA是基于SRAM工艺,因此它们是易失的,数据采集箱采用3块FLASH XCF04S ISP PROM来存储FPGA的配置文件。
电流采集利用ADS807完成。ADS807是带采样/保持的高速12位A/D转换器,采用流水线技术并行处理模拟量。数据采集箱中通过电流传感器采集到电流值,然后通过ADS807将其转换为12位数字信号传送给FPGA。为了降低噪声的影响,采用了平均滤波方法对A/D输出进行滤波。基于大型实验平台的特殊性,本设计采用两个独立工作的转换器构成两通道的模式。
为了得到高精度的速度信号,FPGA对E6B2CWZ6C增量式旋转编码器的A相脉冲信号进行采集,被测对象每旋转一周,A相将发出1 000个脉冲信号。
由于各种设备、接口的传输数率不相同,在FPGA内部为每一种设备或接口开辟独立的缓冲区。FPGA对读入的数据,先编码,依据读入设备,添加设备编号和接收时间;然后将读取数据放入缓冲区;当缓冲区满,接收到清空缓冲区或者发送指令后,缓冲区数据经网卡发送到服务器端。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/195064.htm

3 基于J2EE的软件设计
J2EE作为业界开发企业级电子商务的标准技术,其组件不仅继承了Java 2平台的优点,如平台无关性、安全性等,还增加了一系列的企业应用程序编程接口,如Java消息服务(Java Messaging Service,JMS)、企业Java组件(Enterprise Java Bean,EJB)、Java命名和目录服务(Java Naming and Directory Interface,JNDI)、公共对象请求代理体系结构(Common Object Request Broker Architecture,CORBA)、远程方法调用(Remote Method Invocation,RMI)、Java事务服务(Java Transaction Setvice,JTS)、Java数据库连接(Java DataBaseCon-nectivity,JDBC)等。
本系统服务器端应用基于Struts和Hibernate的MVC(Model View Controller)设计模式。该设计模式把数据库封装起来,对业务层提供统一API访问,节省开发人员的工作量,它可使整个管理系统的结构层次清晰,并实现了层之间的解耦,使开发过程中层与层之间的工作几乎是完全独立的,极大的提高了系统的开发效率,同时也提供了系统的可重用性和灵活性,为日后的扩展和维护留有很大的余地。
在服务器端,主要设计了用户管理模块,实验数据管理模块,通信模块。用户管理模块的主要功能是实现用户权限分级,防止恶意访问。实验数据管理模块主要对接收到的实验数据进行分类、分时间入库,并建立相应的数据日志和备份。通信模块一方面负责与采集箱通信,另一方面负责与远程客户端交流,完成按用户指令采集实验数据、将实验数据提交给用户等工作。
远程实验系统的数据查看页面示意图如图3所示。当用户通过互联网远程登录后,根据用户权限,可以自由选择查看特定时间段时内的某个端口数据,还可以删除冗余的数据。

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通常,数据库中存储的实验数据比较庞大,单纯的表格有时难以形象地反映实验效果。Matlab是常用的仿真软件,广泛应用到各种科研领域,具有强大的绘制曲线功能,利用这一功能,本文编写.m文件,将服务器端的实验数据下载到本地,然后利用Matlab绘制出图形,进一步帮助用户对实验结果进行分析。图4是经转换后,由Matlab绘制出的电机转速波形样图。

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4 结语
在此对建设远程实验系统的意义进行了探讨,并设计了远程实验系统结构:以FPGA为核心设备的数据采集箱,利用J2EE平台以B/S模式对实验数据进行远程读取。今后将在远程实验系统设计方案中设备可靠性进行进一步研究。例如:多用户并发控制实验设备时,指令发出的先后顺序控制;用户发出错误指令可能导致设备工作异常的处理措施等方面,还待进一步研究。

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