基于LAN的高集成度數據采集設備研制

FPGA 內部邏輯控制功能切換、實(shí)現MAX134內部寄存器的讀寫(xiě)，進(jìn)而實(shí)現數字多用表功能。

3 軟件設計

3.1 網(wǎng)絡(luò )通訊功能實(shí)現方法

本設計利用DSP/BIOS 結合NDK 實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通訊功能。DSP/BIOS 是TI 公司為C28x,C5000 和C6000 系列DSP開(kāi)發(fā)的可剪裁實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，同時(shí)也是CCS提供的一套多任務(wù)開(kāi)發(fā)、硬件抽象、實(shí)時(shí)分析和系統配置的專(zhuān)用工具。DSP/BIOS以其功能豐富的APIs綜合管理系統內存，實(shí)現任務(wù)分配和調度，實(shí)時(shí)監測分析系統運行，并提供方便的數據通信接口和外設驅動(dòng)開(kāi)發(fā)工具。NDK是TI專(zhuān)門(mén)為網(wǎng)絡(luò )應用開(kāi)發(fā)提供的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)工具包，利用其TCP/IP協(xié)議棧開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )應用具有成本低、開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò )性能由套接字類(lèi)型、套接字緩沖區、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

設置系統初始化函數dm642_init,用于設置L2 模式，分配MAC地址;

(2)設置MEM對象

配置程序、數據存儲區域及堆棧大小;

(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(shí)驅動(dòng)事件;

(5)設置線(xiàn)程TSK

靜態(tài)創(chuàng )建2個(gè)線(xiàn)程：TSK_idle線(xiàn)程，優(yōu)先級最低，當系統沒(méi)有其他任務(wù)執行時(shí)運行;TSK_main主線(xiàn)程，優(yōu)先級最高，用于配置服務(wù)器信息及啟動(dòng)HTTP服務(wù)。

配置文件生成之后，在DSP/BIOS 中編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò )主線(xiàn)程TSK_main,用于啟動(dòng)運行TCP/IP 協(xié)議棧，啟動(dòng)HTTP服務(wù)，同時(shí)不斷監測和響應網(wǎng)絡(luò )底層事件。在主線(xiàn)程中可以動(dòng)態(tài)創(chuàng )建任務(wù)，用于實(shí)現與其他網(wǎng)絡(luò )設備的網(wǎng)絡(luò )通訊功能。3.2 多任務(wù)線(xiàn)程管理機制

為了優(yōu)化CPU資源，實(shí)現各功能的協(xié)調運作，需要合理劃分功能、規劃任務(wù)。本設計構建了按優(yōu)先級從高到低創(chuàng )建了高速A/D 線(xiàn)程、低速A/D 線(xiàn)程、數字多用表線(xiàn)程、網(wǎng)絡(luò )傳輸線(xiàn)程和網(wǎng)絡(luò )配置線(xiàn)程。其中，網(wǎng)絡(luò )傳輸任務(wù)是最核心的任務(wù)線(xiàn)程，主要完成創(chuàng )建線(xiàn)程、網(wǎng)絡(luò )命令解析、通道查詢(xún)和數據上傳的功能，流程圖如5所示。

網(wǎng)絡(luò )傳輸任務(wù)使用套接字編程，工作在服務(wù)器模式，通訊方式采用TCP.首先調用fdOpenSession()函數建立文件描述表，調用socket()創(chuàng )建套接字，然后綁定IP信息、監聽(tīng)，然后等待客戶(hù)端連接請求，一旦客戶(hù)端連接上，便調用fdSelect()函數檢測客戶(hù)端是否發(fā)送數據，如果有數據則接收，否則繼續檢測，除非客戶(hù)端斷開(kāi)連接。在這種設計模式下，允許客戶(hù)端重復的執行斷開(kāi)、連接操作，保證了系統工作的穩定性。

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

圖中黑色陰影部分表示線(xiàn)程運行，白色不封表象線(xiàn)程掛起。高速A/D處理的數據量最大，對處理響應的時(shí)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(xiàn)程及時(shí)運行，保證數據實(shí)時(shí)上傳，低速A/D線(xiàn)程和數字多用表線(xiàn)程的優(yōu)先級根據其對時(shí)間的要求逐次降低。

4 測試

為了測試接口板的網(wǎng)絡(luò )通訊功能，使用PC 機作為客戶(hù)端，與設備通過(guò)路由器連在局域網(wǎng)內。設備作為服務(wù)器端，在PC機端采用VS2005編寫(xiě)上位機網(wǎng)絡(luò )通訊程序，每次傳輸46 720 B數據，在開(kāi)始和結束數據傳輸時(shí)刻讀取系統時(shí)間，并計算出網(wǎng)絡(luò )傳輸的速率，如圖7所示。

DM642中L2的Cache大小會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )傳輸速度，實(shí)驗發(fā)現，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(luò )環(huán)境相對復雜等原因，沒(méi)有達到理想的100 Mb/s的傳輸速率。A/D數據采集