遠程數據采集與交互系統設計
數據采集箱的核心:XC2VP30是工業(yè)級Virtex-II Pro FPGA器件之一,邏輯單元Slice有13 696個(gè),RAM為2 448 Kb,136個(gè)18×1乘法器以及8個(gè)數字時(shí)鐘管理模塊和644個(gè)用戶(hù)I/O端口,以及2個(gè)工作在350+MH4,基于FPGA開(kāi)發(fā)平臺的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120 Gb/s全雙工數據傳輸。Xilinx的FPGA是基于SRAM工藝,因此它們是易失的,數據采集箱采用3塊FLASH XCF04S ISP PROM來(lái)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轉換器,采用流水線(xiàn)技術(shù)并行處理模擬量。數據采集箱中通過(guò)電流傳感器采集到電流值,然后通過(guò)ADS807將其轉換為12位數字信號傳送給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(jìn)行濾波?;诖笮蛯?shí)驗平臺的特殊性,本設計采用兩個(gè)獨立工作的轉換器構成兩通道的模式。
為了得到高精度的速度信號,FPGA對E6B2CWZ6C增量式旋轉編碼器的A相脈沖信號進(jìn)行采集,被測對象每旋轉一周,A相將發(fā)出1 000個(gè)脈沖信號。
由于各種設備、接口的傳輸數率不相同,在FPGA內部為每一種設備或接口開(kāi)辟獨立的緩沖區。FPGA對讀入的數據,先編碼,依據讀入設備,添加設備編號和接收時(shí)間;然后將讀取數據放入緩沖區;當緩沖區滿(mǎn),接收到清空緩沖區或者發(fā)送指令后,緩沖區數據經(jīng)網(wǎng)卡發(fā)送到服務(wù)器端。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/195064.htm
3 基于J2EE的軟件設計
J2EE作為業(yè)界開(kāi)發(fā)企業(yè)級電子商務(wù)的標準技術(shù),其組件不僅繼承了Java 2平臺的優(yōu)點(diǎn),如平臺無(wú)關(guān)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(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)、公共對象請求代理體系結構(Common Object Request Broker Architecture,CORBA)、遠程方法調用(Remote Method Invocation,RMI)、Java事務(wù)服務(wù)(Java Transaction Setvice,JTS)、Java數據庫連接(Java DataBaseCon-nectivity,JDBC)等。
本系統服務(wù)器端應用基于Struts和Hibernate的MVC(Model View Controller)設計模式。該設計模式把數據庫封裝起來(lái),對業(yè)務(wù)層提供統一API訪(fǎng)問(wèn),節省開(kāi)發(fā)人員的工作量,它可使整個(gè)管理系統的結構層次清晰,并實(shí)現了層之間的解耦,使開(kāi)發(fā)過(guò)程中層與層之間的工作幾乎是完全獨立的,極大的提高了系統的開(kāi)發(fā)效率,同時(shí)也提供了系統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(wù)器端,主要設計了用戶(hù)管理模塊,實(shí)驗數據管理模塊,通信模塊。用戶(hù)管理模塊的主要功能是實(shí)現用戶(hù)權限分級,防止惡意訪(fǎng)問(wèn)。實(shí)驗數據管理模塊主要對接收到的實(shí)驗數據進(jìn)行分類(lèi)、分時(shí)間入庫,并建立相應的數據日志和備份。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(hù)端交流,完成按用戶(hù)指令采集實(shí)驗數據、將實(shí)驗數據提交給用戶(hù)等工作。
遠程實(shí)驗系統的數據查看頁(yè)面示意圖如圖3所示。當用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠程登錄后,根據用戶(hù)權限,可以自由選擇查看特定時(shí)間段時(shí)內的某個(gè)端口數據,還可以刪除冗余的數據。
通常,數據庫中存儲的實(shí)驗數據比較龐大,單純的表格有時(shí)難以形象地反映實(shí)驗效果。Matlab是常用的仿真軟件,廣泛應用到各種科研領(lǐng)域,具有強大的繪制曲線(xiàn)功能,利用這一功能,本文編寫(xiě).m文件,將服務(wù)器端的實(shí)驗數據下載到本地,然后利用Matlab繪制出圖形,進(jìn)一步幫助用戶(hù)對實(shí)驗結果進(jìn)行分析。圖4是經(jīng)轉換后,由Matlab繪制出的電機轉速波形樣圖。
4 結語(yǔ)
在此對建設遠程實(shí)驗系統的意義進(jìn)行了探討,并設計了遠程實(shí)驗系統結構:以FPGA為核心設備的數據采集箱,利用J2EE平臺以B/S模式對實(shí)驗數據進(jìn)行遠程讀取。今后將在遠程實(shí)驗系統設計方案中設備可靠性進(jìn)行進(jìn)一步研究。例如:多用戶(hù)并發(fā)控制實(shí)驗設備時(shí),指令發(fā)出的先后順序控制;用戶(hù)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(jìn)一步研究。
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