基于Windows CE的便攜式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

　　TPC-650是為CE或其他高級(jí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)。它適合于各種工業(yè)應(yīng)用，包括工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)化生產(chǎn)線、精密加工、生產(chǎn)過程控制、環(huán)境控制、終端信息系統(tǒng)、娛樂管理系統(tǒng)等。它具有高質(zhì)量的6.4“VGA TFT/5.7”QVGA STN液晶顯示器、Intel Pentium 266 MMX微處理器、10/100 Base-T網(wǎng)口、二個(gè)串口(RS-232，RS-232/422/485)、一個(gè)快閃卡插槽、一個(gè)外部16位PC/104模塊擴(kuò)展槽和觸摸屏。它的核心是微型X86 CPU，但它在圖形顯示和網(wǎng)絡(luò)通信方面的性能更優(yōu)。
　　PCM-3718H是一個(gè)高效的多通道數(shù)據(jù)采集模塊，插在TPC-650的PC-104插槽。它支持12位的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字輸入/輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)DMA方式的單/多通道的A/D轉(zhuǎn)換。其DMA轉(zhuǎn)換的采樣頻率可達(dá)100kHz。它具有靈活的觸發(fā)選擇，包括軟件觸發(fā)、實(shí)時(shí)同步觸發(fā)和外部脈沖觸發(fā)。
　　PCLD-880是通用螺絲端子板，能提供方便的信號(hào)接線，并能與數(shù)據(jù)采集卡的20芯扁平電纜相連。它還帶有一個(gè)DB-37接口，可以支持帶有DB-37的數(shù)據(jù)采集控制卡。它是能在惡劣的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可靠連接的工業(yè)端子塊。
本系統(tǒng)的主要工作過程是用位移/速度/加速度傳感器提取模擬電壓信號(hào)，經(jīng)過PCLD-880，輸入到PCM-3718H。通過軟件編程控制PCM-3718H數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，完成A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及處理。
2 軟件設(shè)計(jì)
2.1 應(yīng)用程序執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的工作過程
　　首先，從上位機(jī)下載任務(wù)文件，打開任務(wù)文件，在用戶界面上顯示為任務(wù)列表。操作人員將信息鈕只讀器與設(shè)備上的信息鈕貼合，程序自動(dòng)從任務(wù)表中找到匹配項(xiàng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。每采集完一個(gè)設(shè)備，該設(shè)備號(hào)從任務(wù)列表中自動(dòng)刪除。
　　采集開始的同時(shí)會(huì)顯示三種曲線：實(shí)時(shí)曲線、平均值曲線和FFT曲線。操作人員根據(jù)平均值曲線的平穩(wěn)程度決定是否將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。實(shí)時(shí)曲線可以反應(yīng)所測(cè)物理量的真實(shí)變化情況。FFT曲線體現(xiàn)所測(cè)物理量的頻域特征。采集完成后，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.2 多線程的數(shù)據(jù)采集
　　因?yàn)樾枰谳^短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集、分析、圖形顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等任務(wù),所以采用多線程模型利用多個(gè)線程分別完成各項(xiàng)任務(wù)。
　　本系統(tǒng)充分利用CE 操作系統(tǒng)的多線程特點(diǎn)將不同的任務(wù)分布到各個(gè)線程中，使各個(gè)任務(wù)同步而協(xié)調(diào)地進(jìn)行。主線程負(fù)責(zé)創(chuàng)建用戶界面、接收消息等工作。為了保證數(shù)據(jù)采集不被其他線程中斷，專門開辟一個(gè)優(yōu)先級(jí)較高的線程來(lái)采集數(shù)據(jù)。各個(gè)線程(數(shù)據(jù)采集線程、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示線程和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程)中所要完成的工作并行進(jìn)行。線程間的通信通過消息響應(yīng)函數(shù)PostMessage 和CEvent對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　數(shù)據(jù)采集線程和顯示線程之間的同步通過使用線程同步對(duì)象Critical Section來(lái)實(shí)現(xiàn)。它能夠保證在同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。當(dāng)采集線程向緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)時(shí)，采集線程擁有Critical Section，顯示線程就不能夠訪問緩沖區(qū)；只有當(dāng)采集線程將Critical Section對(duì)象釋放之后，顯示線程獲得了Critical Section對(duì)象，進(jìn)而才能讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。這就保證了顯示線程讀到正確的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程、采集線程及顯示線程三者之間的同步也是如此。
2.3 軟件模塊關(guān)系和各個(gè)模塊的功能
　　系統(tǒng)各軟件模塊關(guān)系如圖2所示。

2.3.1 通信模塊
　　通信模塊負(fù)責(zé)本系統(tǒng)與上位機(jī)之間的通信，包括從上位機(jī)下載文件和向上位機(jī)傳送采集的數(shù)據(jù)。使用CSocket類建立TPC-650上的客戶端和桌面PC上的服務(wù)器程序。用CSocket類與CSocketFile和CArchive類一起使用來(lái)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。在程序運(yùn)行時(shí)，為了“聽”由客戶端程序發(fā)出的連接請(qǐng)求，服務(wù)器程序首先運(yùn)行。下面是建立服務(wù)器和客戶端通信程序的步驟。
　　(1)構(gòu)造一個(gè)CSocket類對(duì)象。使用BOOL Create(UINT nSocketPort=0，int nSocketType=SOCK_STREAM，LPCTSTR lpszSocketAddress=NULL)函數(shù)。在服務(wù)器程序中使用該函數(shù)時(shí)，要指定nSocketPort值。
　　(2)客戶端CSocket調(diào)用CAsynCSocket∷Connect函數(shù)連接服務(wù)器Csocket。服務(wù)器端用CAsynCSocket∷Listen函數(shù)“聽”客戶端發(fā)送的連接消息。調(diào)用CAsynCSocket∷Accept函數(shù)接收客戶端發(fā)送的消息。注意，virtual BOOL Accept(CAsynCSocket rConnectedSocket，SOCKADDR*lpSockAddr=NULL，int*lpSockAddrLen=NULL)函數(shù)需要一個(gè)新的rConnectedSocket作為參數(shù)。因此在接收之前，要先構(gòu)造一個(gè)新的CSocket類。
　　(3)構(gòu)造一個(gè)CSocketFile類對(duì)象，它與CSocket類對(duì)象相關(guān)聯(lián)。
　　(4)構(gòu)造一個(gè)CArchive類對(duì)象，它與CSocketFile對(duì)象相關(guān)聯(lián)。
　　(5)使用CArchive類對(duì)象在服務(wù)器和客戶端之間傳遞數(shù)據(jù)。
　　系統(tǒng)程序中有二部分要用到客戶端和服務(wù)器之間的通信。一是從上位機(jī)即桌面PC上下載任務(wù)文件；二是向上位機(jī)發(fā)送采集的數(shù)據(jù)。
　　在TPC-650上運(yùn)行的客戶端程序主要完成：(1)連接服務(wù)器；(2)向服務(wù)器發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)；