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基于以太网的嵌入式瞬态记录分析仪的软件设计

作　者: 王超
导　师: 胡兵
学　校: 西华大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 嵌入式系统虚拟仪器数据采集网络程控
分类号: TP216.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

瞬态数据记录分析技术越来越多的应用在电力电子方面,实现对瞬态数据的采集、记录及分析等功能。比如:在开关电源启动时的脉冲前沿上升时间的捕获;日光灯启动器运行时的脉冲电压峰值、脉冲电压宽度、脉冲前沿的上升时间、脉冲电压位于电源电压的相位范围等物理量的捕获。随着嵌入式应用领域的发展,在某些数据采集现场由于环境或距离的限制,数据的采集需要工作人员远程控制,由此,高性能、低功耗、网络化的嵌入式瞬态记录分析仪获得了广泛的重视和应用。本文使用图形化编程软件LabVIEW与文本编程语言相结合的方式,在嵌入式平台上与PC机平台上编写人机交互界面,将嵌入式瞬态记录分析仪作为服务器端,PC机作为客户端。服务器不但能单独工作,也可以使用PC机客户端通过以太网实现对嵌入式服务器端的程控。两种编程语言的结合,不但发挥了文本编程语言在编写设备驱动程序、动态库函数等底层程序方面的优势,同时也发挥了LabVIEW软件操作界面简便直观、具有图形化编程、信号分析功能模块化等特点,使两种语言能够弥补彼此的不足,既实现了对底层硬件的操作,又方便快捷的编写了友好的人机交互界面。本文的主要工作包括以下几个方面:(1)进行系统整体架构设计,针对目前主流的几种数据采集系统,以理论和实践需求为基础,进行了分析和研究,以英创公司的EM9000嵌入式模块为平台,通过数据转接板,将数据采集卡、以太网接口与电源管理模块接入到嵌入式模块,构成了基于以太网的瞬态记录分析仪的服务器端。(2)在嵌入式平台硬件资源有限的条件下,使用LabVIEW软件编写人机交互界面,通过调用LabVIEW软件提供的外部接口,实现了软件与硬件的连接,并使用LabVIEW自带的信号分析功能、文件操作以及网络通信等模块对数据进行分析、存储与传输等操作。程序结构采用摩尔状态机结构与CASE结构相结合的方式,不但实现了主界面与各个子界面的跳转,也解决了屏幕刷新的问题,克服了硬件资源有限的弊端。(3)在PC机上编写客户端人机交互界面,通过事件结构、主从结构以及状态机结构的使用,实现了多波形显示、主副窗显示、特征值分析、下拉式菜单等功能的设计,使程序能够多线程高速运行,提高了CPU的工作效率。(4)使用LabVIEW软件的TCP/IP通信模块函数,根据设定的网络传输协议,用更少的程序代码,简明的程序结构,解决了PC机客户端对嵌入式服务器端的控制以及数据传递,实现了基于以太网的远程控制采集。(5)根据设计要求制定了测试方案,针对调试和测试中出现的问题,提出了一些实际的解决措施。最后的测试结果基本达到了设计要求,并给出了主要的测试结果。

基于以太网的嵌入式瞬态记录分析仪的软件设计

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