基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計
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2 基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計
2．1 軟件設(shè)計需求分析
現(xiàn)場監(jiān)測儀將采集到的信號通過以太網(wǎng)傳送到上位機PC，在PC機上實時顯示、保存、分析采集數(shù)據(jù)信息，既能夠充分利用了DSP在現(xiàn)場高速采集處理數(shù)據(jù)的能力，又能夠充分利用了上位PC機在繪制圖像和保存數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢。因此，一個完整的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)在中央監(jiān)控部分應(yīng)該完成以下幾個功能：
(1)每臺監(jiān)測儀IP地址、MAC地址、Port端口等網(wǎng)絡(luò)地址信息、運行模式以及系統(tǒng)采樣時間的設(shè)定；
(2)監(jiān)測儀8個通道的采樣頻率、放大倍數(shù)、采樣保存時間的設(shè)定以及每個通道對應(yīng)傳感器類型的選擇；
(3)動態(tài)實時顯示數(shù)據(jù)曲線。數(shù)據(jù)的顯示可以以原始數(shù)據(jù)和FFT兩種格式，并且可以調(diào)整采樣時間設(shè)定一幀采集的數(shù)據(jù)量的大小；
(4)八個通道數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)的長度、采集的時間能夠同步實時顯示在中央控制機上；
(5)越限報警。當采集到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，超出正常的數(shù)據(jù)范圍的時候，能夠向中央控制單元報警，便于工作人員及時查找出現(xiàn)的故障和損傷；
(6)能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進行實時分析。
2．2 軟件系統(tǒng)整體設(shè)計和流程
軟件設(shè)計核心部分主要有兩個，一個是中央控制單元向監(jiān)測儀發(fā)送命令參數(shù)，另一個是中央控制單元接收監(jiān)測儀發(fā)送回來的采集數(shù)據(jù)信息。PC機接收到采集的數(shù)據(jù)信息后，還需要根據(jù)系統(tǒng)要求繪制出數(shù)據(jù)曲線圖，便于對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，同時為了歷史數(shù)據(jù)信息的查閱，還必須將采集到的數(shù)據(jù)保存到Excel文件，其流程圖如圖2所示。根據(jù)軟件設(shè)計的整體設(shè)計和流程，采用了四個線程：
線程1：UINT SendCMDToDSP(LPVOID IParam)，完成向DSP發(fā)送在主程序設(shè)定的命令參數(shù)；
線程2：UINT、RecieveData(LPVOID IParam)，完成接收采集的數(shù)據(jù)信息；
線程3：UINT DrawCurve(LPVOID IParam)，將采集到的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖像；
線程4：UINT StoreToExcel(LPVOID IParam)，將采集到的數(shù)據(jù)保存到Excel文件，便于查閱分析歷史數(shù)據(jù)。
其中，由于PC是被動接收監(jiān)測儀采集的數(shù)據(jù)，為了保證在接收數(shù)據(jù)時沒有數(shù)據(jù)丟失，要把RecieveData線程的優(yōu)先級設(shè)為最高。
Windows本身采用的是消息驅(qū)動機制，當一個線程發(fā)出一條消息時，操作系統(tǒng)首先接收到該消息，然后把該消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標線程。所以可以自定義消息，然后通過操作系統(tǒng)來實現(xiàn)一個線程向另一個線程發(fā)送消息。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195686.htm
首先SendCMDToDSP線程發(fā)送參數(shù)命令給監(jiān)測儀主板核心器件DSP，DSP收到參數(shù)命令后，按參數(shù)命令的要求向PC發(fā)送數(shù)據(jù)，RecieveData線程監(jiān)聽到DSP開始發(fā)送采集數(shù)據(jù)后，開始接收數(shù)據(jù)。由于Recie-veData線程優(yōu)先級別高于SendCMDToDSP線程，所以當接收數(shù)據(jù)時發(fā)送命令參數(shù)，SendCMDToDSP線程則需要等待RecieveData線程接收完數(shù)據(jù)才能開始發(fā)送命令參數(shù)，這樣就不會造成命令參數(shù)的覆蓋。在PC機內(nèi)存區(qū)域開辟一塊緩沖區(qū)用于接收數(shù)據(jù)，RecieveData開始接收數(shù)據(jù)，當內(nèi)存緩沖區(qū)滿的時候，RecieveData線程PostThreadMessage一個消息給DrawCurve線程，將緩沖區(qū)指針和大小作為消息參數(shù)傳遞過去，然后釋放緩沖區(qū)，再等待接收數(shù)據(jù)；DrawCurve線程接收到消息后，分配另一塊內(nèi)存保存數(shù)據(jù)，繪完采集數(shù)據(jù)的曲線圖像后，DrawCurve線程PostThreadMessage一個消息給StoreToExcel線程，將新的內(nèi)存指針和大小作為消息參數(shù)傳遞過去，然后把數(shù)據(jù)緩沖區(qū)釋放，再繼續(xù)等待消息；StoreToExcel線程獲取消息后，同樣分配另一塊內(nèi)存保存數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)保存到Excel文件，然后把緩沖區(qū)釋放，再繼續(xù)等待消息。
2．3 以太網(wǎng)通信模塊設(shè)計
PC與DSP的數(shù)據(jù)通信采用的是以太網(wǎng)通信，上位PC機向DSP發(fā)送設(shè)定好的命令參數(shù)，DSP則按照接收到的命令參數(shù)采集數(shù)據(jù)，然后向PC機發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)通信部分采用的是套接口Socket編程，套接口Socket提供了許多函數(shù)，利用這些函數(shù)，程序員就可以實現(xiàn)DSP和上位PC機的以太網(wǎng)通信。
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