基于LAN的高集成度數(shù)據(jù)采集設備研制

FPGA 內部邏輯控制功能切換、實現(xiàn)MAX134內部寄存器的讀寫，進而實現(xiàn)數(shù)字多用表功能。

3 軟件設計

3.1 網(wǎng)絡通訊功能實現(xiàn)方法

本設計利用DSP/BIOS 結合NDK 實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊功能。DSP/BIOS 是TI 公司為C28x,C5000 和C6000 系列DSP開發(fā)的可剪裁實時多任務操作系統(tǒng)，同時也是CCS提供的一套多任務開發(fā)、硬件抽象、實時分析和系統(tǒng)配置的專用工具。DSP/BIOS以其功能豐富的APIs綜合管理系統(tǒng)內存，實現(xiàn)任務分配和調度，實時監(jiān)測分析系統(tǒng)運行，并提供方便的數(shù)據(jù)通信接口和外設驅動開發(fā)工具。NDK是TI專門為網(wǎng)絡應用開發(fā)提供的網(wǎng)絡開發(fā)工具包，利用其TCP/IP協(xié)議棧開發(fā)網(wǎng)絡應用具有成本低、開發(fā)周期短的特點。網(wǎng)絡性能由套接字類型、套接字緩沖區(qū)、CPU速度和CPU緩沖等幾方面決定。要使用NDK 必須在DSP/BIOS 中配置TCP/IP 協(xié)議棧，主要在DSP/BIOS的。cdb文件中做以下配置：

(1)全局設置GBL

設置系統(tǒng)初始化函數(shù)dm642_init,用于設置L2 模式，分配MAC地址;

(2)設置MEM對象

配置程序、數(shù)據(jù)存儲區(qū)域及堆棧大小;

(3)設置HOOK對象

設置NDK的TCP/IP協(xié)議棧保存空間;

(4)設置PRD對象

設置NDK HAL庫中的定時驅動事件;

(5)設置線程TSK

靜態(tài)創(chuàng)建2個線程：TSK_idle線程，優(yōu)先級最低，當系統(tǒng)沒有其他任務執(zhí)行時運行;TSK_main主線程，優(yōu)先級最高，用于配置服務器信息及啟動HTTP服務。

配置文件生成之后，在DSP/BIOS 中編寫網(wǎng)絡主線程TSK_main,用于啟動運行TCP/IP 協(xié)議棧，啟動HTTP服務，同時不斷監(jiān)測和響應網(wǎng)絡底層事件。在主線程中可以動態(tài)創(chuàng)建任務，用于實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡設備的網(wǎng)絡通訊功能。3.2 多任務線程管理機制

為了優(yōu)化CPU資源，實現(xiàn)各功能的協(xié)調運作，需要合理劃分功能、規(guī)劃任務。本設計構建了按優(yōu)先級從高到低創(chuàng)建了高速A/D 線程、低速A/D 線程、數(shù)字多用表線程、網(wǎng)絡傳輸線程和網(wǎng)絡配置線程。其中，網(wǎng)絡傳輸任務是最核心的任務線程，主要完成創(chuàng)建線程、網(wǎng)絡命令解析、通道查詢和數(shù)據(jù)上傳的功能，流程圖如5所示。

網(wǎng)絡傳輸任務使用套接字編程，工作在服務器模式，通訊方式采用TCP.首先調用fdOpenSession()函數(shù)建立文件描述表，調用socket()創(chuàng)建套接字，然后綁定IP信息、監(jiān)聽，然后等待客戶端連接請求，一旦客戶端連接上，便調用fdSelect()函數(shù)檢測客戶端是否發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)則接收，否則繼續(xù)檢測，除非客戶端斷開連接。在這種設計模式下，允許客戶端重復的執(zhí)行斷開、連接操作，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

DSP/BIOS 支持硬件中斷(HWI)、軟件中斷(SWI)、任務(TSK)和空閑線程(IDL)4種類型的線程，它們的線程優(yōu)先級從高到低。硬件中斷線程主要用來處理響應時間要求嚴格的請求，同時它的優(yōu)先級最高，能搶占當前運行的其他線程及時運行，本設計各線程運行調度狀態(tài)如圖6所示。

圖中黑色陰影部分表示線程運行，白色不封表象線程掛起。高速A/D處理的數(shù)據(jù)量最大，對處理響應的時間要求嚴格，故將它的優(yōu)先級設為最高，能搶占當前運行的其他線程及時運行，保證數(shù)據(jù)實時上傳，低速A/D線程和數(shù)字多用表線程的優(yōu)先級根據(jù)其對時間的要求逐次降低。

4 測試

為了測試接口板的網(wǎng)絡通訊功能，使用PC 機作為客戶端，與設備通過路由器連在局域網(wǎng)內。設備作為服務器端，在PC機端采用VS2005編寫上位機網(wǎng)絡通訊程序，每次傳輸46 720 B數(shù)據(jù)，在開始和結束數(shù)據(jù)傳輸時刻讀取系統(tǒng)時間，并計算出網(wǎng)絡傳輸?shù)乃俾剩鐖D7所示。

DM642中L2的Cache大小會影響網(wǎng)絡傳輸速度，實驗發(fā)現(xiàn)，當Cache大小在128 KB是，傳輸速率達到了最佳，為89.2 Mb/s,由于在局域網(wǎng)中網(wǎng)絡環(huán)境相對復雜等原因，沒有達到理想的100 Mb/s的傳輸速率。A/D數(shù)據(jù)采集