[发明专利]一种基于VxWorks的实时数据采集及网络通讯系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种实时嵌入式系统，特别涉及的是一种基于VxWorks的实时数据采集及网络通讯系统。

背景技术

所谓数据采集是指将外部物理模拟信号采集并且转换成数字信号，再将数字信号发送至计算机或者其他设备中进行储存，为后续数字信号的处理提供依据。在现代数据采集系统中，不仅要对目标信号进行采集、检测和分析，还需要保证得到及时得到数据的准确性，以便对突发情况采取迅速、有效的措施。这就需要保证数据采集系统的实时性和稳定性。

实时数据采集系统在各个领域都有着广泛的应用。随着计算机技术的发展，硬件功能的日益增强，使实时数据采集系统的性能有了质的突破。但与之相随的问题就是采集到的数据怎样才能正真地高速、实时、完整的传输。这对我们的驱动编写，接口电路的设计以及操作系统的性能都提出了很高的要求，而且我相信这方面的挑战和要求只会越来越高。

为了满足这些苛刻的要求，应对系统实时性越来越强的挑战，提高系统响应的速度，核心的问题就是缩短软件运行的时间。因此，操作平台的选择就变得至关重要。根据设计任务的特点自主选择合适的操作系统，不但能够提升硬件性能，还可以避免因为设计的新需求而整体提升硬件平台造成的成本提高。

DOS系统和Windows系统是时下应用最多的操作系统，但由于系统本身实时性比较差，因此在多数高实时性的数据采集系统中往往不能满足用户的应用需求。VxWorks作为嵌入式操作系统的代表，其突出特点就是实时性强，它提供了优先级抢占式和时间片轮转调度等机制来快速响应外部要求；为了使中断响应更加快速，其中断服务程序有的上下文为独立的；可裁剪的内核允许开发者根据实际应用的需要，灵活地分配稀少的系统资源；VxWorks支持众多的网络协议，用户可以根据自己的具体需要来优化组合；组件的组合灵活繁多，使开发者在构建操作平台时有更大的选择空间。

发明内容

本发明的目的是利用嵌入操作系统VxWorks解决各种物理并行性问题和逻辑并发性问题，提高系统的执行速度和自身资源利用率，同时提高系统的实时性、稳定性和可靠性，从而实现实时数据采集和网络传输，达到实时监控的效果。

一种基于VxWorks的实时数据采集及网络通讯系统，其组成主要包括总线结构、寄存器、中断设置、数据传输机制及设备内存，其特征在于为了保证系统的稳定性和可移植性，需要开发驱动程序来使设备器件能够进行相关功能操作。

所述的一种基于VxWorks的实时数据采集及网络通讯系统，其特征是：驱动程序提供与目标机硬件连接的软件接口，A/D数据采集卡的驱动程序用来实现板卡与目标机之间的通信。

所述的一种基于VxWorks的实时数据采集及网络通讯系统，其特征是：数据采集程序是数据采集卡和计算机之间的沟通工具，板卡采集同步高速数字化的多路模拟信号。

本发明的目的是这样实现的：

本发明是基于VxWorks平台的P140G数据采集系统，开发了基于VxWorks下的A/D实时数据采集卡驱动程序和实时数据采集程序，以及基于UDP协议的网络通讯程序，实现实时数据采集和网络传输功能。为了保证系统的稳定性和可移植性，需要开发驱动程序来使设备器件能够进行相关功能操作。而采集卡的硬件性能指标会对驱动程序开发产生很大的影响，因此在开发驱动程序之前，首先要对硬件的设备特性——主要包括总线结构、寄存器、中断设置、数据传输机制及设备内存等进行分析。

驱动程序提供与目标机硬件连接的软件接口，A/D数据采集卡的驱动程序用来实现板卡与目标机之间的通信。P140G数据采集卡的驱动程序要完成的基本功能主要包括设备初始化，自动模式设置和启动，自动读数据，D/A转换数据，采样控制码编辑以及中断任务。

数据采集程序是数据采集卡和计算机之间的沟通工具，板卡采集同步高速数字化的多路模拟信号，P140G数据采集卡上有着较大的数据缓存区32K FIFO，便于高速数据实时写入。实时数据采集程序基本函数主要包括初始化，模式设置，启动采集，显示数据等。具体步骤包括：1初始化P140G2模式设置3数据采集4P140G中的D/A测试部分5显示数据。

本发明的优点：

1高性能的wind微内核是VxWorks系统的核心部分，它具有高效的任务管理功能、任务之间切换时间短、中断延迟小、网络流量大的特点；

2VxWorks本身是具有高度可靠性，另外整个系统设计保证了这一特性。为了提高系统软件的可靠性和容错性，支持冗余设计，VxWorks还提供了操作异常处理和分布式的消息队列等机制，使得系统的可靠性更加得到了提高。