實時數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)的實現(xiàn)方法

3.4 多線程的實時數(shù)據(jù)存儲軟件設計

　　在要求高速、實時和連續(xù)采集和存儲的情況下，一方面要求系統(tǒng)不間斷地進行數(shù)據(jù)采集，同時還要進行數(shù)據(jù)實時地存儲，否則將會丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。為了解決這個問題，我們在軟件實現(xiàn)中，引入了Windows的多任務處理技術(multitasking)。在程序里創(chuàng)建兩個工作線程分別完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲工作。緩沖方式采用上面所說雙緩沖區(qū)模式，當數(shù)據(jù)采集線程(SampleThreadProc)把采集到的數(shù)據(jù)寫入第一緩沖區(qū)時，數(shù)據(jù)存儲線程(StorageThreadProc)把第二緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存入SCSI硬盤;當數(shù)據(jù)采集線程把數(shù)據(jù)寫入第二緩沖區(qū)時，數(shù)據(jù)存儲線程把第一緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存入SCSI硬盤;如此循環(huán)。另外通過實際實驗測試Adaptec19160Ultra160-SCSI硬盤控制器，配合希捷公司出品的ST3146707LCSCSI硬盤，持續(xù)寫入速率能達到80Mbytes/sec。遠大于45Mbytes/sec的采集速率。所以當數(shù)據(jù)采集線程寫滿其中一個緩沖區(qū)之前，數(shù)據(jù)存儲線程已經(jīng)把另一個緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)存儲入SCSI硬盤。所以這種方法能保證數(shù)據(jù)的實時性、完整性和連續(xù)性。其程序流程圖如圖1。

　　3.5 軟件實現(xiàn)

　　由于篇幅所限，下面僅給出程序中核心的代碼：

4 性能評估

　　為了驗證該系統(tǒng)的性能，我們對其所能達到的采集和存儲速率、以及數(shù)據(jù)正確率進行了測試和分析。

　　在測試中我們使用了自己設計的數(shù)據(jù)源，它能以任意速率發(fā)送32位的線性數(shù)字信號。另外編寫了一個數(shù)據(jù)檢測程序，可給出存儲的數(shù)據(jù)的正確率和顯示數(shù)據(jù)錯誤的地方。經(jīng)過長時間的測試，得到結果是：數(shù)據(jù)源發(fā)送速率為45Mbytes/sec時，存儲的數(shù)據(jù)能達到100%的正確率。當數(shù)據(jù)源發(fā)送速率為50Mbytes/sec時，數(shù)據(jù)有錯誤。

　　經(jīng)分析原因出在數(shù)據(jù)采集過程，當有很多位發(fā)生進位時(如FFFFFFFF→00000000)采集卡不能正確地采樣數(shù)據(jù)。實際上經(jīng)過特殊處理后，這樣的數(shù)據(jù)還是可以使用的。

　　計算機32位/33MHzPCI總線帶寬典型的輸出數(shù)據(jù)吞吐量為100Mbytes/sec,輸入數(shù)據(jù)吞吐量為120Mbytes/sec,而系統(tǒng)中其他的PCI設備也需要占用一定的帶寬，并且數(shù)據(jù)采集和存儲過程都要占用PCI總線帶寬;因此，45Mbytes/sec(100%正確率)的采集和存儲速率已經(jīng)接近系統(tǒng)和硬件的極限。

　　5 結語

　　本文介紹的實現(xiàn)方法易于實現(xiàn)，且充分挖掘了硬件的性能，可滿足對數(shù)據(jù)采集與實時存儲速率要求較高(≤45Mbytes/sec)的應用。由于使用的硬件平臺是普通的奔四級PC機，所以開發(fā)成本較低。另外文中對實現(xiàn)過程中應注意的問題作了詳細說明并給出核心編程部分，使讀者很容易在較短時間內(nèi)開發(fā)出滿足自己需要的系統(tǒng)。