遠程數(shù)據(jù)采集與交互系統(tǒng)設計
數(shù)據(jù)采集箱的核心:XC2VP30是工業(yè)級Virtex-II Pro FPGA器件之一,邏輯單元Slice有13 696個,RAM為2 448 Kb,136個18×1乘法器以及8個數(shù)字時鐘管理模塊和644個用戶I/O端口,以及2個工作在350+MH4,基于FPGA開發(fā)平臺的BLDCM模糊PI控制器IBM PowerPC 405 RISC處理器和8個3.125 Gb/s RocketIO收發(fā)器,能提供多達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)字信號傳送給FPGA。為了降低噪聲的影響,采用了平均濾波方法對A/D輸出進行濾波。基于大型實驗平臺的特殊性,本設計采用兩個獨立工作的轉(zhuǎn)換器構(gòu)成兩通道的模式。
為了得到高精度的速度信號,F(xiàn)PGA對E6B2CWZ6C增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的A相脈沖信號進行采集,被測對象每旋轉(zhuǎn)一周,A相將發(fā)出1 000個脈沖信號。
由于各種設備、接口的傳輸數(shù)率不相同,在FPGA內(nèi)部為每一種設備或接口開辟獨立的緩沖區(qū)。FPGA對讀入的數(shù)據(jù),先編碼,依據(jù)讀入設備,添加設備編號和接收時間;然后將讀取數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū);當緩沖區(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)送到服務器端。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/195064.htm
3 基于J2EE的軟件設計
J2EE作為業(yè)界開發(fā)企業(yè)級電子商務的標準技術(shù),其組件不僅繼承了Java 2平臺的優(yōu)點,如平臺無關性、安全性等,還增加了一系列的企業(yè)應用程序編程接口,如Java消息服務(Java Messaging Service,JMS)、企業(yè)Java組件(Enterprise Java Bean,EJB)、Java命名和目錄服務(Java Naming and Directory Interface,JNDI)、公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)(Common Object Request Broker Architecture,CORBA)、遠程方法調(diào)用(Remote Method Invocation,RMI)、Java事務服務(Java Transaction Setvice,JTS)、Java數(shù)據(jù)庫連接(Java DataBaseCon-nectivity,JDBC)等。
本系統(tǒng)服務器端應用基于Struts和Hibernate的MVC(Model View Controller)設計模式。該設計模式把數(shù)據(jù)庫封裝起來,對業(yè)務層提供統(tǒng)一API訪問,節(jié)省開發(fā)人員的工作量,它可使整個管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次清晰,并實現(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立的,極大的提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率,同時也提供了系統(tǒng)的可重用性和靈活性,為日后的擴展和維護留有很大的余地。
在服務器端,主要設計了用戶管理模塊,實驗數(shù)據(jù)管理模塊,通信模塊。用戶管理模塊的主要功能是實現(xiàn)用戶權(quán)限分級,防止惡意訪問。實驗數(shù)據(jù)管理模塊主要對接收到的實驗數(shù)據(jù)進行分類、分時間入庫,并建立相應的數(shù)據(jù)日志和備份。通信模塊一方面負責與采集箱通信,另一方面負責與遠程客戶端交流,完成按用戶指令采集實驗數(shù)據(jù)、將實驗數(shù)據(jù)提交給用戶等工作。
遠程實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查看頁面示意圖如圖3所示。當用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠程登錄后,根據(jù)用戶權(quán)限,可以自由選擇查看特定時間段時內(nèi)的某個端口數(shù)據(jù),還可以刪除冗余的數(shù)據(jù)。
通常,數(shù)據(jù)庫中存儲的實驗數(shù)據(jù)比較龐大,單純的表格有時難以形象地反映實驗效果。Matlab是常用的仿真軟件,廣泛應用到各種科研領域,具有強大的繪制曲線功能,利用這一功能,本文編寫.m文件,將服務器端的實驗數(shù)據(jù)下載到本地,然后利用Matlab繪制出圖形,進一步幫助用戶對實驗結(jié)果進行分析。圖4是經(jīng)轉(zhuǎn)換后,由Matlab繪制出的電機轉(zhuǎn)速波形樣圖。
4 結(jié)語
在此對建設遠程實驗系統(tǒng)的意義進行了探討,并設計了遠程實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu):以FPGA為核心設備的數(shù)據(jù)采集箱,利用J2EE平臺以B/S模式對實驗數(shù)據(jù)進行遠程讀取。今后將在遠程實驗系統(tǒng)設計方案中設備可靠性進行進一步研究。例如:多用戶并發(fā)控制實驗設備時,指令發(fā)出的先后順序控制;用戶發(fā)出錯誤指令可能導致設備工作異常的處理措施等方面,還待進一步研究。
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