遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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數(shù)據(jù)采集箱的核心：XC2VP30是工業(yè)級(jí)Virtex-II Pro FPGA器件之一，邏輯單元Slice有13 696個(gè)，RAM為2 448 Kb，136個(gè)18×1乘法器以及8個(gè)數(shù)字時(shí)鐘管理模塊和644個(gè)用戶I／O端口，以及2個(gè)工作在350+MH4，基于FPGA開發(fā)平臺(tái)的BLDCM模糊PI控制器IBM PowerPC 405 RISC處理器和8個(gè)3．125 Gb／s RocketIO收發(fā)器，能提供多達(dá)120 Gb／s全雙工數(shù)據(jù)傳輸。Xilinx的FPGA是基于SRAM工藝，因此它們是易失的，數(shù)據(jù)采集箱采用3塊FLASH XCF04S ISP PROM來存儲(chǔ)FPGA的配置文件。
電流采集利用ADS807完成。ADS807是帶采樣／保持的高速12位A／D轉(zhuǎn)換器，采用流水線技術(shù)并行處理模擬量。數(shù)據(jù)采集箱中通過電流傳感器采集到電流值，然后通過ADS807將其轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)傳送給FPGA。為了降低噪聲的影響，采用了平均濾波方法對(duì)A／D輸出進(jìn)行濾波。基于大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特殊性，本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)獨(dú)立工作的轉(zhuǎn)換器構(gòu)成兩通道的模式。
為了得到高精度的速度信號(hào)，F(xiàn)PGA對(duì)E6B2CWZ6C增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的A相脈沖信號(hào)進(jìn)行采集，被測對(duì)象每旋轉(zhuǎn)一周，A相將發(fā)出1 000個(gè)脈沖信號(hào)。
由于各種設(shè)備、接口的傳輸數(shù)率不相同，在FPGA內(nèi)部為每一種設(shè)備或接口開辟獨(dú)立的緩沖區(qū)。FPGA對(duì)讀入的數(shù)據(jù)，先編碼，依據(jù)讀入設(shè)備，添加設(shè)備編號(hào)和接收時(shí)間；然后將讀取數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)；當(dāng)緩沖區(qū)滿，接收到清空緩沖區(qū)或者發(fā)送指令后，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)卡發(fā)送到服務(wù)器端。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195064.htm
3 基于J2EE的軟件設(shè)計(jì)
J2EE作為業(yè)界開發(fā)企業(yè)級(jí)電子商務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，其組件不僅繼承了Java 2平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，如平臺(tái)無關(guān)性、安全性等，還增加了一系列的企業(yè)應(yīng)用程序編程接口，如Java消息服務(wù)(Java Messaging Service，JMS)、企業(yè)Java組件(Enterprise Java Bean，EJB)、Java命名和目錄服務(wù)(Java Naming and Directory Interface，JNDI)、公共對(duì)象請求代理體系結(jié)構(gòu)(Common Object Request Broker Architecture，CORBA)、遠(yuǎn)程方法調(diào)用(Remote Method Invocation，RMI)、Java事務(wù)服務(wù)(Java Transaction Setvice，JTS)、Java數(shù)據(jù)庫連接(Java DataBaseCon-nectivity，JDBC)等。
本系統(tǒng)服務(wù)器端應(yīng)用基于Struts和Hibernate的MVC(Model View Controller)設(shè)計(jì)模式。該設(shè)計(jì)模式把數(shù)據(jù)庫封裝起來，對(duì)業(yè)務(wù)層提供統(tǒng)一API訪問，節(jié)省開發(fā)人員的工作量，它可使整個(gè)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次清晰，并實(shí)現(xiàn)了層之間的解耦，使開發(fā)過程中層與層之間的工作幾乎是完全獨(dú)立的，極大的提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率，同時(shí)也提供了系統(tǒng)的可重用性和靈活性，為日后的擴(kuò)展和維護(hù)留有很大的余地。
在服務(wù)器端，主要設(shè)計(jì)了用戶管理模塊，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊，通信模塊。用戶管理模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限分級(jí)，防止惡意訪問。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊主要對(duì)接收到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分時(shí)間入庫，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)日志和備份。通信模塊一方面負(fù)責(zé)與采集箱通信，另一方面負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程客戶端交流，完成按用戶指令采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提交給用戶等工作。
遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查看頁面示意圖如圖3所示。當(dāng)用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登錄后，根據(jù)用戶權(quán)限，可以自由選擇查看特定時(shí)間段時(shí)內(nèi)的某個(gè)端口數(shù)據(jù)，還可以刪除冗余的數(shù)據(jù)。
通常，數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較龐大，單純的表格有時(shí)難以形象地反映實(shí)驗(yàn)效果。Matlab是常用的仿真軟件，廣泛應(yīng)用到各種科研領(lǐng)域，具有強(qiáng)大的繪制曲線功能，利用這一功能，本文編寫．m文件，將服務(wù)器端的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下載到本地，然后利用Matlab繪制出圖形，進(jìn)一步幫助用戶對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。圖4是經(jīng)轉(zhuǎn)換后，由Matlab繪制出的電機(jī)轉(zhuǎn)速波形樣圖。
4 結(jié)語
在此對(duì)建設(shè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的意義進(jìn)行了探討，并設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：以FPGA為核心設(shè)備的數(shù)據(jù)采集箱，利用J2EE平臺(tái)以B／S模式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程讀取。今后將在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中設(shè)備可靠性進(jìn)行進(jìn)一步研究。例如：多用戶并發(fā)控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)，指令發(fā)出的先后順序控制；用戶發(fā)出錯(cuò)誤指令可能導(dǎo)致設(shè)備工作異常的處理措施等方面，還待進(jìn)一步研究。
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評(píng)論