数据采集论文十篇

数据采集论文篇1

多路视频数据实时采集的软件实现

常永亮(飞行试验研究院测试所陕西西安710089)

【摘要】介绍了视频数据的采集、多路视频数据间的切换、视频数据的保存及基于C/S结构的实时视频数据传输与显示，在对四路飞行视频数据进行实时采集的运行时，各项需求已达到要求。

【关键词】视频数据、Divx编码、RTP/RTCP协议、TCP/UDP协议、媒体流、帧

1引言

随着信息技术的不断发展，人们将计算机技术引入视频采集、视频处理领域，用计算机处理视频信息和用数字传输视频数据在很多领域已有广泛的应用，在我们的飞机试飞中也被大量的应用。

视频图像采集的方法较多，基本可分为2大类：数字信号采集和模拟信号采集。前者采用图像采集芯片组完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新；除了要对采集模式进行设定外，主处理器不参与采集过程，我们只要在相应的帧存储器地址取出采集到的视频数据即可得到相应的视频数据，这种方法，无论在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了显著的提高，但成本高。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集，其特点是数据采集占用CPU的时间，对处理器的速度要求高，成本低、易于实现，能够满足某些图像采集系统的需要。

此系统要求每秒采最大25帧（设为可调），客户端实时显示最大25帧（设为可调），保存为MPEG4格式，画面要求为最大分辩率为1024X768。

多路视频实时采集使用的是VisionRGB-PRO卡（英国Datapath公司），此卡可同时实时采集两路视频数据，基本达到了本系统的要求，再用一台VGA矩阵切换器将前端数据源的四路视频数据进行人为切换采集。

2硬件环境的构建（硬件框架）

图一系统硬件框架图

上图为整个采集系统的硬件框架。

此采集系统主要实现对前端四路视频数据的人为切换式实时采集，在服务器端可同时采集和储存两路视频数据（在此只用一个视频采集卡），也可以一次只采集一路视频数据，再经网络实时传输到客户端显示,服务器端也实时显示所采集的视频。

在进行视频切换方面可在服务器端或客户端自行切换，在服务器端可通过串行口操作VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换，在客户端可通过网络－服务器程序相应模块－串行口－VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换。

3软件实现概述

3.1服务器端的实现

图二服务器端程序流程图

上图为服务器端实时采集视频的程序流程图。视频数据量较大,这就要求视频数据处理系统具有实时采集,大容量存储和实时处理的特点。在服务器端的实现是整个系统的关键，在此也承担了大量的工作，因此对软件和硬件方面要求也很高就成为必然。

软件要实现对视频数据的实时采集（最多两路）、控制视频接口、把视频数据实时编码保存并发送到多个客户端。以上就是要在服务器上实现的主要功能。

在采集方面最主要的是要有实时性，在此以事件驱动的方法从端口获取数据，采集到视频数据流在桌面显示的同时再编码保存，视频采集的数据要经软件的相应模块将其设为位图型式的视频帧，以利于在服务器端的显示和编码保存，在此采用Divx编码，Divx编码后形成以帧为格式的MPEG4流。Divx解码也是以帧的格式解压，因此有利于向客户端发送数据时以帧为单位发送视频数据流。

此处用到Divx编码就不得不把Divx编码作简要的介绍。

DivX由DivXNetworks公司开发的，即为我们通常所说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术，也就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的视频图像进行高质量压缩，同时用MP3或AC3对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成并加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之一。这种编码对机器的要求也不高，所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式,实际上Divx=（视频）MPEG4+（音频）MP3。

媒体流分为四个流：视频流、音频流、文本流、MIDI流，用视频卡采集的是两路视频流，保存时每路视频流多加了一个文本流，文本流主要应客户要求加入的服务器时间和一些人为输入的文本信息，在记录两个媒体流时一般有两种记录方法，在此采用的是将视频流和文本流记到一个文件中的方式，这样有利于文件以后的保存和查阅。

在采集软件实现方面主要应用了相应的SDK（Softwaredevelopmentkit）和API(应用编程接口)，还可用VFW(VideoforWindows)。但后一种方法实现简单单路视频采集卡可以，对于多路视频的采集用第一种方法更加灵活，但实现比第二种复杂的多。在服务器实现软件方面主要有以下几大块：一是采集；二是保存；三是向客户端发送；四是串口的通行；五图像的形成；六是桌面显示；七是对图像亮度、颜色、位置等的调整；采集通道、采样率、采集时间的选择；等等。

在服务器端各方面协调工作是关键，程序启动首先默认上次设定的视频采集卡通道，如有视频数据就显示、保存，如果没有视频数据就等待，如果要调整视频采集卡通道可用串口给VGA矩阵切换器发送相应的命令让VGA矩阵切换器进行相应的输入输出通道切换。也可经客户端经网络到服务器串口到VGA矩阵切换器进行VGA矩阵切换器相应的输入输出通道切换（在后面介绍客户端时再介绍）。每次切换后将自动保存原视频文件，如切换后有视频数据将自动重新生成一个新的视频文件。

在服务器桌面显示的画面是没经任何编码处理的，但网络传输和保存的视频数据是经Divx编码的，这样有力的减轻了网络间传输和服务器的负担。

用局域网实时传输视频数据已在一些领域大量的应用，局域网以有线局域网居多，因为有线局域网技术成熟、传输速度快，但是长时间传输大量视频数据时也会引起传输速率不稳定，引起数据堵塞，会导致视频传输的质量大幅度下降，容易引起画面的重影、抖动、花屏、延迟等现象。

为了在局域网上有效的、高质量的实时传输媒体流，需要多种技术的支持，包括网络传输层协议的选择、编(解)码技术，网络传输层质量控制技术等等。

实时传输协议RTP是针对Internet上多媒体数据流的一个传输协议，实时传输控制协议RTCP负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息，RTP/RTCP协议只适合服务器端和客户端相对动态的实时多媒体数据流传输。但是，对于图像采集速度固定的实时视频采集，有时会引起采集的数据来不及压缩而直接丢弃而达不到实时的要求，所以没有采用RTP/RTCP协议，而是从发送端出发，实时判断网络状况，采用暂停发送的控制策略进行实时传输。

网络传输层质量控制技术采用的是TCP/UDP协议，UDP是一种不可靠的、无连接的协议,UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。它不提供检错和纠错功能，一旦网络出现堵塞时，大量的数据报文会丢失。对于Divx编解码技术，是以帧为单位进行编解码的，分为关键帧和非关键帧。在传输过程中，由于压缩率比较高，只要一帧中错一比特位，将影响其后的更多的比特位，直接造成图像的模糊、花屏等现象。只有等到下一次关键帧的到来才有可能恢复图像的清晰。为了保证传输的正确性，自己需要在应用层制定协议。如此一来，只能选择使用TCP来进行网络通信，TCP的目的是提供可靠的数据传输，并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时，负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。再辅助以暂停发送的控制策略，较好的解决局域网中实时视频传输容易引起的重影、抖动、花屏的问题。

为了达到视频传输的实时性，总的思想是最少的发送冗余信息，最大程度上发送最新的视频。

在服务器端视频采集采用从VisionRGB视频采集卡捕获视频图像，得到的是位图型式的视频帧，然后用Divx编码进行压缩，通过Winsock实现压缩后的视频数据在局域网中的实时传输，在客户端接收完的数据交给Divx解码器解压，最后实现视频显示。如图三所示:

图三网络间传输流程图

如果局域网通信速率很高且状态稳定，则进行实时视频传输就可以达到非常好的效果。但是在网络出现异常时会导致数据传输率不稳定或明显下降，造成发送端数据积压。此时就要采取一定的策略来控制发送端（服务器端），以达到实时性的要求，暂停发送策略很好的解决了这一现象。使用此策略有时会有丢帧的现象(100M局域网没有发现丢帧现象)，但就客户端的要求是满足的，在服务器端的采集、显示、保存不受暂停发送策略的影响，也就是不会有丢帧的现象,虽然应用了暂停发送策略，但已经能够满足在客户端实时监控需求了。

3.2客户端的实现

在上面讲服务器端的实现时已经大概讲到客户端的实现，因为只要把服务器端实现好客户端实现难点就小的多。如图四所示：

图四客户端程序流程图

在客户端也可以自行选择要采集的通道，但对服务器端的采样率等都不能通过客户端进行设置，实现客户端时主要是要实时监听和服务器网络连接状态和判断接受的视频数据是否正常是否启用暂停发送策略等。每秒接收的帧数可自行调节，但不能大于服务器端每秒采集的帧数。

在客户端还要实时Divx解码,如果不解码就无法显示，Divx解码速度是完全可以达到实时显示的要求。Divx解码和显示在不同的两个线程中实现的，这样做主要是为了显示流畅。可以在两个不同客户端显示两个不同的视频通道采集的数据。

4结论

本系统作为电视跟踪系统的一部分,负责多路视频数据的实时采集、存储和视频编解码算法的实现、基于C/S结构的实时视频数据传输显示，在通过各种测试后在试运行期间已达到本系统的预期要求，本系统还支持事后的视频回放。

本系统的开发难点和重点在服务器端，服务器端的开发直接影响到整个系统开发。

参考文献

[1]《Windows核心编程》Microsoft公司〔美〕著

数据采集论文篇2

目前，适用于短距离的无线通信技术大致有蓝牙技术、ZigBee技术及Wifi技术。相比较而立，ZigBee技术以其功耗低、结构简单、性价比高、扩展简便及安全可靠等优点成为构建WSN的最佳选择。本设计采用ZigBee技术，以Ad-Hoc方式构成的无线网络，整个网络采用簇-树状拓扑结构。每一个结点采用CC2530芯片作为微处理器。CC2530的引脚端口与传感器相连，形成数据采集的终端。

2数据采集系统总体架构设计

配电网数据采集系统主要包括三个基本模块：底层数据采集模块、数据传输模块和数据存储管理模块，具体结构如图3所示。底层数据采集模块由CC2530所带的电流、电压、温度、湿度、红外、振动等传感器组成，这些传感器所采集的数据经CC2530中的8051单片机简单处理后传至数据传输模块。数据传输模块由ZigBee路由器结点组成，这一部分也由CC2530芯片担当。这些路由器结点组成树状网络，形成数据上传至汇总结点的通道。数据存储与管理模块由ZigBee协调器与PC机组成，Zig-Bee协调器由CC2530担当，与PC机用USB线进行连接，串口进行数据通信。PC机接收数据后对数据进行进一步的存储与处理。PC上安装有网卡，形成与Internet网的连接端口，从而满足远程监控的需要。

3数据采集模块随机干扰的滤波设计

在无线传感网进行数据采集的过程中，测量通道中串入随机干扰是不可避免的。随机干扰的出现会引起测量误差，对远程的监控不利。因此，采取某种手段对采集数据进行滤波是保证采集数据准确性的前提。常用的数字滤波算法有算术平均滤波、加权平均滤波、中位值滤波、限值滤波等方法，本设计采用基于中位值滤波方法的中位值平均滤波方法。通常中位值滤波是对采集信号进行排序，取位于中间的数据作为一次的采样数据。这种方法对高频干扰和低频干扰都有一定的滤除效果，但是对于某些变化快速的采集数据，如电流、电压、振动等，不宜采用中位置滤波。中位值平均滤波方法是在中位值排序的基础上，将最大和最小的数据去掉，然后将剩余的数据进行平均，最终将平均值作为一次采样数据。因此无论对于缓慢变化的信号，还是对快速变化的信号，都能取得良好的滤波效果。

4总结

数据采集论文篇3

1.1传感器电路设计外部电容与片内电阻一起构成一个低通滤波器，用于限制ADXRS646速率响应的带宽。3dB频率由和设置：可以精确控制该频率，因为在制造期间被调整至。在RATEOUT脚（1B，2A）和SUMJ引脚（1C，2C）之间连接的任何外部电阻将导致：由于陀螺仪的18kHz谐振频率会造成解调时的高频噪声，因此在陀螺仪的输出管脚由电阻和22nF电容（2.2kHz极点）组成低通RC输出滤波器，以衰减解调尖峰引起的高频噪声。

1.2控制电路与模数转换电路设计选用C8051F410单片机对整个系统进行控制，C8051F410具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令完全兼容。C8051F410资源丰富，具有24个I/O引脚，同时还具有时钟振荡器等功能模块。ADS1274是TI公司生产的24位无失码高性能模数转换器，具有最高144kSPS数据采样速率，功耗低，在52kSPS（高精度模式）采样速率下，单通道功耗仅为31mW，工作温度范围广，最低温度-40°C最高温度+125°C，非常适合应用于条件苛刻的工业控制领域。该芯片模拟前端具有4个单端输入通道,模拟部分采用5V供电，内核为3.3V或者1.8V供电。模拟输入电压为———0.3V~6V。采用THS4521作为AD转换器的驱动器，THS4521极低功耗轨至轨输出全差动放大器，带宽高达145MHz，数据转换速率高达490V/μs，直流开环增益为119dB，宽范围供电电压：+2.5V~+5.5V，单通道电流仅为1.14mA。C8051F410与ADS1274通过标准SPI接口进行通信，设计采用3线制的主、从方式。C8051F410控制ADS1274，C8051F410通过SCLK时钟管脚提供并控制ADS1274提供SPI的时钟信号。单片机的MOSI引脚与ADS1274的DIN引脚相连，向ADS1274发送数据，实现配置寄存器，设置工作模式等功能。C8051F410的MISO引脚与ADS1274的DOUT相连，接收AD转换的数据。ADS1274的RDY引脚与单片机的P0.3引脚相连，当ADS1274完成模数转换以后，RDY引脚有高电平变为低电平，通知单片机模数转换完成，准备读取数据。

1.3恒流电源电路LM2904系列运算放大器是TI公司生产的低功耗双运算放大器。ADXRS646型MEMS陀螺仪需要的供电电压为6V，由LM2904构成的放大电路可以产生两路稳定的6V电压，输出抖动小于5mV，输出电流可以达到40mA，满足MEMS陀螺仪的供电要求。由LM2904构成的基本电压放大电路。放大电路的输入电压5V，电压的放大倍数为1.2倍，由此可以得出两路输出A和B均为6V。

2软件设计

数据采集装置上电后首先对C8051F410进行初始化设置，通过配置寄存器，设置SPI通信模式、内部振荡器的工作频率以及看门狗的监测时间。然后对ADS1274进行AD采样率、工作模式和通信模式等模块的初始化。选择ADS1274的差分模拟输入通道AIN1、AIN2、AIN3进行数据采集，模拟电压输入范围为0~5V，数据寄存器配置为24位。向ADS1274发送开始转换命令，单片机开始计时，计时时间未结束，传输采集的数据；计时时间到，继续开始AD转换。采集后的角速率数据经过单片机简单处理后，由RS232串口输出。

3实验分析与结论

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1.1TCD1208AP驱动电路TCD1208AP是一种二相双沟道线阵CCD图像传感器芯片，其驱动信号如图2所示。四路驱动信号分别为：转移脉冲SH，复位脉冲RS，时钟脉冲Φ1、Φ2。SH为高电平时信号电荷转移到CCD模拟移位寄存器，SH跳变为低电平后在时钟脉冲Φ1、Φ2交变作用下OS逐个按位输出像元电压信号，随后发出RS脉冲去掉信号输出缓冲器中的残余电荷为下一像元电压输出做准备。根据传感器结构安排，TCD1208AP在一个采样周期中首先输出40个哑元信号，之后输出2160个有效像元输出，其后又输出12个哑元信号后一个输出周期结束，因此一个采样周期中至少包含2212次时钟信号交变和2212个复位脉冲RS。CCD传感器对驱动信号的频率有严格要求［2］，其时钟特性如表1所示。STM32驱动信号产生方法有两种：a.设定通用定时器产生；b.直接设置IO口模拟。第一种方法计时准确，通过设置相应定时器的预分频寄存器精度可达0.05μs，但通用定时器同步困难，需要使用中断来实现，操作困难且由于CCD交变时钟信号工作频率高而难以保证准确同步［3］。系统采用库函数直接设置CPU寄存器控制IO口的方法输出驱动信号，通过设置锁相环PLL，STM32的指令执行速度高达72MHz，克服了以往单片机直接驱动频率低的问题。IO跳变时间只有28ns，采用CPU空指令_nop（）延时，精度为13ns，完成一个采样周期最快只需5ms左右，通过库函数设置相应GPIO口的GPIOx_BSRR寄存器实现相应端口同时输出高或低电平可以确保各端口满足驱动信号同步性要求。通过分析TCD1208AP驱动信号时序图可以看出除去SH中断位在一个Φ1或Φ2周期内可以将信号分为6种状态［4］，如图3所示，Φ1、Φ2相位相反，周期为2倍的RS。因此可以采用循环状态分割法让STM32周期性的输出大于1106（2212/2）个Φ1周期内的这6种状态即可完成一次采样。根据图3可以列出各状态的时序变化值，如表2所示。通过调整每种状态的延时时间进而得到复合CCD传感器驱动信号频率要求的信号，在实际测量中，延时函数的输入参数可以随时调整，以取得最佳采样结果。STM32的引脚输出高电平为3.3V，输出信号经由74LS04P芯片组成的电平转换电路放大到5V后接入CCD传感器相应引脚，以满足传感器对驱动信号电平的要求。调整延时函数的输入参数，在示波器上可以得到输出驱动信号的时序图如图4所示。

1.2传感器输出电压处理电路CCD正常工作时有两路输出信号：输出信号OS和补偿信号DOS，但该信号有效信号幅值小，且存在周期性的复位脉冲串扰。系统采用差分运算方式处理输出信号，差分运算放大器选用AD公司的AD8031芯片，它是一款低功耗、高速的单电源电压反馈性放大器，小信号带宽为80MHz，压摆率为30V/μs，建立时间为125ns。采用+5V电源时，对于2V峰值、1MHz输出信号的总谐波失真（THD）为-62dBc，完全可以满足系统需要。将CCD的输出信号OS和补偿输出信号DOS分别接到芯片的+IN引脚和-IN引脚可以有效去除OS中含有的复位噪声。由于AD8031差分运算放大器的最小放大倍数为1，CCD传感器的最高模拟电压输出为5V,而STM32芯片内集成A/D转换器的外接参考电压VREF+为3.3V，因此需要对经过差分处理的模拟信号进行降压处理以满足A/D转换器的量程要求。输出电压信号处理电路如图5所示，图中R1=R2=R3=R4=10kΩ，R6=2R5=20kΩ。［5］线阵CCD传感器输出信号频率高，因此需要AD传感器有较高的转换速率，系统将时钟ADCCLK配置为9MHz，同时把所用ADC1通道11配置为7.5个采样周期，根据STM32的ADC采样时间计算公式：TCONV采样周期+12.5个周期［6］得系统所用ADC1转换通道的转换时间为：TCONV=（55.5+7.5）×1÷9=7μs，完全满足线阵CCD传感器对转换速率的要求。同时将ADC1设置为自动DMA传输模式，每次转换完成后会自动开启DMA传输功能将所得数据采用硬件方式转移到STM32内存预设位置的数据存储数组中，这个过程不需要CPU的参与，不影响CPU产生驱动信号。ADC1采用软件启动模式，编程时在时序状态变化表的特定时刻插入ADC_SoftwareStartConvCmd（）库函数启动ADC转换。

1.3触控液晶显示器电路设计系统采用2.4寸（240×320）TFT液晶显示器，由于STM32内部没有集成专用的液晶屏和触摸屏的控制接口，所以需要外接专用芯片来控制显示面板，系统采用ILI9325和TSC2046芯片。由STM32的FSMC（静态存储控制器）的NOR/PSRAM模式模拟产生ILI9325的8080接口通信时序，通过对FSMC的操作向ILI9325写入控制命令或GRAM数据。通过配置STM32的SPI接口向四线电阻触摸屏控制器TSC2046写入控制字和接收控制器返回的屏幕X、Y方向的触电电压值。

2系统软件设计

根据系统硬件功能设计，系统软件主要有3个模块组成：驱动信号产生模块、数据处理模块、液晶显示模块。为了使3个模块协调运行、更好地管理微处理器及缩短软件开发周期，系统在STM32微处理器平台上移植了μC/OS-Ⅱ实时操作系统［7］。根据所完成任务性质及特性的不同，3个模块有不同的优先级及运行频率，其中驱动信号产生模块拥有最高优先级，可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级任务，数据处理模块的运行是基于驱动信号产生的基础之上，优先级次低，窗口显示模块对实时性要求最低，可设置最低的优先级。驱动采样任务、数据处理任务及显示任务的流程如图6所示。液晶显示处理任务负责及时按指定格式显示出处理后的数据及完成通过触摸屏控制系统的运行启停等人机交互任务，为了简化开发步骤和提高程序开发效率，系统在μC/OS-Ⅱ操作系统的基础上移植了uCGUI嵌入式图形支持系统。uCGUI设计用于为任何使用LCD图形显示的应用提供高效且独立于处理器及LCD控制器的图形用户接口。uCGUI可以在任何的CPU上运行，因为它是100%的标准C代码编写的。系统的控制显示界面如图7所示。

3结语

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关键词：CY7C68013USB2.0数据采集固件

1引言

现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在瞬态信号测量、图像处理等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集。现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡或ISA卡，存在以下缺点：安装麻烦、价格昂贵；受计算机插槽数量、地址、中断资源限制，可扩展性差；在一些电磁干扰性强的测试现场，无法专门对其做电磁屏蔽，导致采集的数据失真。

通用串行总线USB是1995年康柏、微软、IBM、DEC等公司为解决传统总线不足而推广的一种新型的通信标准。该总线接口具有安装方便、高带宽、易于扩展等优点，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。基于USB的高速数据采集卡充分利用USB总线的上述优点，有效解决了传统高速数据采集卡的缺陷。

2硬件设计

2.1支持USB2.0高速传输的CY7C68013

CypressSemiconductor公司的EZ－USBFX2是世界上第一款集成USB2.0的微处理器，它集成了USB2.0收发器、SIE（串行接口引擎）、增强的8051微控制器和可编程的接口。FX2这种独创性结构可使数据传输率达到56Mbytes/s，即USB2.0允许的最大带宽。在FX2中，智能SIE可以硬件处理许多USB1.1和USB2.0协议，从而减少了开发时间和确保了USB的兼容性。GPIF（GeneralProgrammableInterface）和主/从端点FIFO（8位或16位数据总线）为ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了简单和无缝连接接口。

CY7C68013的GPIF引擎具有自动传输数据结构的特性，这种特性使得设备和主机通过CY7C68013可以无缝的、高速的传输数据。为了实现高速的数据传输，CY7C68013CPU不会直接参与数据的传输，而是直接利用GPIF的自动传输数据模式。图1和图2说明了主机IN和OUT数据传输过程。

2.1.1端点缓冲区

FX2包含3个64字节端点缓冲区和4K可配置成不同方式的缓冲，其中3个64字节的缓冲区为EP0、EP1IN和EP1OUT。EP0作为控制端点用，它是一个双向端点，既可为IN也可为OUT。当需要控制传输数据时，FX2固件读写EP0缓冲区，但是8个SETUP字节数据不会出现在这64字节EP0端点缓冲区中。EP1IN和EP1OUT使用独立的64字节缓冲区，FX2固件可配置这些端点为BULK、INTERRUPT或ISOCHRONOUS传输方式，这两个端点和EP0一样只能被固件访问。这一点与大端点缓冲区EP2、EP4、EP6和EP8不同，这四个端点缓冲区主要用来和片上或片外进行高带宽数据传输而无需固件的参与。EP2、EP4、EP6和EP8是高带宽、大缓冲区。它们可被配置成不同的方式来适应带宽的需求。

2.1.2接口信号

在利用GPIF进行高速数据传输系统设计时，GPIFwaveforms的编辑是非常重要的，它控制着整个数据传输过程的读写时序。此时CPU的作用已经非常小了，它只起着下载代码到内部RAM以及在固件中如何触发GPIFwaveforms的作用。FX2专门为GPIF提供了接口信号，如8位或16位的数据线、控制信号、Ready信号以及地址线。

IFCLK（双向时钟信号）：IFCLK是一个参考时钟，可以配置成输入或输出。当配置为输出时，IFCLK被FX2驱动为30MHz或48MHz；当配置为输入时，时钟范围为5－48MHz。

GPIFADR[8:0]（输出）：GPIF使用GPIFADR信号为外部设备提供地址线，在总线上地址值是自增的。

FD[15:0]（双向）：这是USB主机通过FX2和外部设备进行数据传输的数据线，它可配置成8位或16位。当16位时，FD[7:0]代表端点FIFO中的第一个字节，FD[15:8]代表第二个字节。

CTL[5:0]（输出）：FX2为外部设备提供了几个控制信号，如读写选通、使能等。

RDY[5:0]（输入）：FX2提供了几个状态检测信号，它可以检测外部设备的状态，如FIFO的空、满、半满等。

GSTATE[2:0]（输出）：这是调试信号，表示GPIF波形执行的状态，通常连接到逻辑分析仪上。

2.2AD9238

AD9238是一个双通道的12位A/D转换器，采用单3V供电，速度可以是20MSPS、40MSPS和65MSPS；低功耗，工作在20MSPS时，功耗为180mW，40MSPS时，功耗为330mW，65MSPS时，功耗为600mW；具有500MHz3dB带宽的差分输入；片上参考源及SHA；灵活的模拟输入范围：1Vp-p～2Vp-p；适用于：超声波设备，射频通讯，电池电源仪器，低价示波器等。本系统采用20MSPS的AD9238，可充分发挥USB在高速传输模式下的数据传输优势。

2.3数据采集系统

该数据采集系统整个框图如图3所示，该系统由以下几部份组成：USB控制器、FIFO、CPLD、AD9238以及数据采集前端电路。

图3数据采集系统框图

CPLD主要是控制时序，时钟分频等。FIFO主要是起着高速数据缓冲作用，当FIFO半满时，数据开始向USB主机发送。我们采用的是同步FIFO，时钟信号接IFCLK，当FIFO的/RD信号和/OE信号有效时，每个IFCLK上升沿就输出一个数据；当FIFO的/WR信号有效时，IFCLK上升沿就读进一个数据。AD9238的20MHz时钟信号是通过CPLD分频所得。当程序使能AD9238的/OEB_A和/OEB_B信号时，AD9238双通道开始进行数据采集并向FIFO写数据。

系统前端的调理电路采用的是AD公司的AD8138，该放大器具有较宽的模拟带宽（320MHz,-3dB,增益1），而且可以实现将单端输入变成差分输出的功能。此项功能在现代高速模数变换电路中非常有用，因为几乎所有的高速A/D芯片都要求模拟信号为差分输入，虽然部分芯片的手册中提到对于单端输入信号也可使用，但这样一来会使A/D转换结果的二次谐波增大，降低信噪比(SNR)。AD8138很好的解决了这个问题，用户可以很容易的将单端信号转换成差分输出而不必使用变压器，并且它的输入阻抗高达6MΩ，可以直接与输入信号相连而省略隔离放大器，大大精简了电路结构。图4为AD8138的典型应用电路。

图4AD8138典型应用电路

3软件设计

3.1Windows驱动程序设计

USB设备驱动程序基于WDM。WDM型驱动程序是内核程序，与标准的Win32用户态程序不同。采用了分层处理的方法。通过它，用户不需要直接与硬件打它道（在USB驱动程序中尤为明显），只需通过下层驱动程序提供的接口号访问硬件。因此，USB设备驱动程序不必具体对硬件编程，所有的USB命令、读写操作通过总线驱动程序转给USB设备。但是，USB设备驱动程序必须定义与外部设备的通讯接口和通讯的数据格式，也必须定义与应用程序的接口。

Cypress公司提供了完整的CY7C68013驱动程序源码、控制面板程序及固件的框架，这大大提高了用户开发的进度。用户只需稍加修改或不需任何修改即可使用所带驱动程序，软件开发者大量的时间主要集中在应用程序和固件的开发。本文所述的数据采集系统驱动程序就在原来的基础上进行了简单的修改来满足我们的需要。根据我们自己的需求，一般只需修改DeviceIoControl例程，如我们主要增加了控制数据传输函数、启动和停止AD、复位FIFO等，即IOCTL_START_AD、IOCTL_STOP_AD、IOCTL_RESET_FIFO。

3.2底层固件设计

要实现USB2.0的高带宽数据传输，必须使用它特有的GPIF特性，在开发固件前，首先必须根据实际需要对GPIFwaveform进行编辑。CY7C68013开发工具中带有一个GPIFDesigner，如图5所示，编辑完waveform后，选择Tools->ExporttoGPIF.cFile来输出GPIF.c文件，然后将该文件加入keilc工程进行编译。

由于CY7C68013的EP2、EP4、EP6、EP8四个端点共享4KFIFO缓冲区，所以在该系统中，我们将EP2配置成4K的缓冲区，并设置为IN。用EP1OUT作为AD的控制参数传递，如启动和停止AD数据输出、复位FIFO等。在固件程序中，最重要的就是TD_Init（）和TD_Poll（）两个函数。

图5GPIFDesigner

在TD_Init（）中主要完成GPIF相应寄存器的初始化，如下：

voidTD_Init(void)//Calledonceatstartup

{

//settheCPUclockto48MHz

CPUCS=((CPUCS&~bmCLKSPD)|bmCLKSPD1);

SYNCDELAY;

EP2CFG=0XE8;//EP2IN,bulk,size1024,4xbuffered

SYNCDELAY;

EP4CFG=0x00;//EP4notvalid

SYNCDELAY;

EP6CFG=0x00;//EP6notvalid

SYNCDELAY;

EP8CFG=0x00;//EP8notvalid

SYNCDELAY;

FIFORESET=0x80;//setNAKALLbittoNAKalltransfersfromhost

SYNCDELAY;

FIFORESET=0x02;//resetEP2FIFO

SYNCDELAY;

FIFORESET=0x00;//clearNAKALLbittoresumenormaloperation

SYNCDELAY;

EP2FIFOCFG=0x01;//allowcoretoseezerotoonetransitionofautooutbit

SYNCDELAY;

EP2FIFOCFG=0x11;//autooutmode,disablePKTENDzerolengthsend,wordops

SYNCDELAY;

EP6FIFOCFG=0x09;//autoinmode,disablePKTENDzerolengthsend,wordops

SYNCDELAY;

GpifInit();//initializeGPIFregisters

SYNCDELAY;

EP2GPIFFLGSEL=0x02;//ForEP2IN,GPIFusesFFflag

SYNCDELAY;

//globalflowstateregisterinitializations

FLOWLOGIC=FlowStates[19];//00110110b-LFUNC[1:0]=00(AANDB),//TERMA/B[2:0]=110(FIFOFlag)

SYNCDELAY;

FLOWSTB=FlowStates[23];//00000100b-MSTB[2:0]=100(CTL4),not//usedasstrobe

SYNCDELAY;

GPIFHOLDAMOUNT=FlowStates[26];//holddataforonehalfclock(10ns)assuming//48MHzIFCLK

SYNCDELAY;

FLOWSTBEDGE=FlowStates[24];//movedataonbothedgesofclock

SYNCDELAY;

FLOWSTBHPERIOD=FlowStates[25];//20.83nshalfperiod

SYNCDELAY;

//resettheexternalFIFO

OEA|=0x07;;//turnonPA0、PA1、PA2asoutputpin

IOA|=0x07;//pullPA0、PA1、PA2highinitially

IOA&=0xFB;//bringPA2low

EZUSB_Delay(1);//keepPA2lowfor~1ms,morethanenoughtime

IOA|=0x04;//bringPA2highandexitreset

IOA&=0xFC;//bringPA0、PA1lowandenableAD

}

在TD_Poll（）中主要完成外部FIFO状态的检测和数据的传输，主要程序部分如下：

voidTD_Poll(void)

{

if(GPIFTRIG&0x80)//ifGPIFinterfaceIDLE

{

if(EXTFIFONOTEMPTY)//ifexternalFIFOisnotempty

{

if(!(EP24FIFOFLGS&0x01))//ifEP2FIFOisnotfull

{

if(enum_high_speed)

{

SYNCDELAY;

GPIFTCB1=0x02;//setuptransactioncount(1024//bytes/2forwordwide->0x0100)

SYNCDELAY;

GPIFTCB0=0x00;

SYNCDELAY;

}

else

{

SYNCDELAY;

GPIFTCB1=0x00;//setuptransactioncount(64bytes/2

//forwordwide->0x20)

SYNCDELAY;

GPIFTCB0=0x20;

SYNCDELAY;

}

Setup_FLOWSTATE_Read();//setupFLOWSTATEregistersfor

//FIFOReadoperation

SYNCDELAY;

GPIFTRIG=GPIFTRIGRD|GPIF_EP2;//launchGPIFFIFOREAD

//TransactiontoEP2FIFO

SYNCDELAY;

while(!(GPIFTRIG&0x80))//pollGPIFTRIG.7GPIFDonebit

{

;

}

SYNCDELAY;

}

}

}

}

数据采集论文篇6

随着测控技术的迅猛发展，以嵌入式计算机为核心的数据采集系统己经在测控领域中占到了统治地位。数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作。数据采集系统的主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。

本论文工作所开发研制的数据采集系统由嵌入式微处理器、日历时钟芯片、模数转换器、非易失性存储器等器件组成。运用最小功耗设计理论设计，可以在电池供电的情况下长期采集和记录数据，可长时间处于工作状态。通过具有报警输出的日历时钟芯片等组成唤醒单元，可在设定时间开启电源。上电后，采用单片机控制数据采集、存储以及对时钟芯片的再设定等，而数码管作为设定指示和时间、采集到模拟量信号的显示。

系统通过仿真总线的方式扩展较大容量外部存储器，可存储的多次采集时间和采集数据。而利用更换存储器方式，或利用串行口通信方式可将存储器中的数据发送到便携式电脑中作进一步处理。

关键字：单片机，低功耗，数据采集，定时

摘要 1

Summary 2

第1章 文献综述 1

略………

第2章 定时采集系统的硬件设计 18

略………

第3章 定时采集系统的软件设计 38

略………

第4章 系统低功耗设计 48

略………

第5章 定时数据采集系统使用介绍 51

结论 56

致谢 58

参考文献 59

附录1 60（程序）

附录2 70（数字仪器）

附录3 76（Digital Instruments）

（附录不在论文字数内）

：33000多字的本科论文，适合自动化、电信与通信专业

有中英文摘要、目录、图、参考文献

400元

数据采集论文篇7

在社会经济发展的过程中，地理信息测绘技术也得到了迅速的发展。因此，在现阶段地理信息测绘技术的应用过程中，就应该通过数据挖掘理论的应用实现数据的采集，从而实现科学化的信息技术处理。

【关键词】数据挖掘 理论基础 数据采集 实践应用

数据挖掘理论，可以在地理信息测绘的过程中，为测绘系统提供依据，而且也可以实现预测及决策的功能，而在理论依据应用的过程中为了得到有效性的信息，就应该建立数据采集平台。但是，在现阶段数据挖掘理论的应用过程中，仍然存在着一定制约性的因素，为整个数据内容的采集带来了制约性的影响，因此，应该逐渐优化我国测绘地理信息事业的技术理念，从而在经济发展的同时实现数据挖掘的核心理念，如果在数据采集系统的应用过程中，没有得到有效性的数据内容，就会为整个地理信息测绘技术的建立造成严重性的影响。因此，在现阶段技术逐渐优化的过程中，应该实现系统性、科学性数据挖掘理论以及数据采集平台的建立，从而为测绘技术的应用营造良好的空间。

1 数据挖掘的基本含义及功能分析

1.1 数据挖掘的基本含义

数据挖掘主要是指：在实践过程中所产生大量的、模糊的以及随机数据中，提取出隐藏在数据中的潜在性数据内容，对于提取处理的数据进行系统性的分析，处理，从而发现数据与数据之间的关联性，为地理信息测绘技术的优化奠定良好的基础。而且，在理论应用的过程中也可以实现新型的技术处理形式，同时也可以实现大量的业务数据转换、分析等模型的处理。也就是说，数据挖掘是一种深层次数据分析理念，与传统的测量方式存在着一定的差异性，而且，其目的的结果主要是用来分析数据的价值，验证命题的正确性。而数据分析主要是指，在没有明确假设的前提之下挖掘信息的关联性，对于挖掘出的信息而言，对测绘技术的设计具有一定的应用价值。

1.2 数据挖掘的功能性分析

在测绘地理信息技术的分析过程中，其数据挖掘的理论可以将采集到的数据转化为相关的测绘知识，再通过对数据内容的运用，可以实现以下几种功能：第一，是聚类功能，就是按照数据内在的规律，将数据聚合分类；第二，是关联分析功能，主要是在数据分析的基础之上发现重要的问题形式，并建立多次的检测形式，在分析的过程中如果发现数据之间的差异性较小，也就说明在数据挖掘的同时存在着一定的关联性；第三，分类功能，通过对不同数据内容的分析可以发现，其分类的内容及标准会形成不同的检测形式，而且，在分类偏差系统的优化过程中，可以对技术进行科学化的调整，从而优化功能性的问题分析。在实践的过程中可以发现，事物是具有一定内在联系的，为了充分实现数据的总结、分类以及聚类，就应该对采集的数据进行系统性的分析，从而为技术人员的工作提供充分性的保证。

2 数据挖掘理论在数据采集中的应用

2.1 建立科学化的数据采集平台

随着科学技术的之间发展，数据采集以及平台应用理念逐渐推出，在数据采集平台的建立，可以实现大量的数据储蓄，根据最新的统计显示可以发现，一个完整的数据采集平台一次就可以形成50万以上的数据。而在数据分析的过程中很多数据是表面上的数据，而通过数据挖掘理论系统的建立，与数据挖掘理论进行充分性的融合，可以做出准确性的预测性分析，从而也可以将单独的数字进行总结、分析以及管理分析，将分散性的数据进行系统性的整合，从而挖掘出隐藏在系统中的信息，同时也可以实现技术应用过程中的管理及优化的技术处理形式。

2.2 数据挖掘的应用基础

由于科学技术的不断优化，数据库的储存量不断充实，导致数据采集需要在不断完善中得到发展。而且，随着信息储备量的增大，数据平台的信息量储存发生了很大的变化。首先，系统的版本得到了不断的更新，例如，Web数据采集中的系统版本，由08c版转变为现阶段的10a001版；其次，是汇总部分字段以及文字采集的阶段，数量逐渐增加，从而使数据采集平台形成了规模化的发展。而且，在整个过程中也不断强化了数据与数据之间的关联性，为数据挖掘理论的应用提供了基础平台，同时也为技术人员合理的运用数据挖掘理论提供了充分性的保证。

2.3 关联规则的挖掘理论

在关联规则的使用过程中，主要是将独立的、单独的数据内容进行充分性的结合，从而多角度、多方位的分析某一事物的变化。对于初次使用数据平台的技术人员而言，在数据采集的过程中，如果要根据数据采集的现状，对测评系统进行合理化的设计，是十分困难的，他们在分析的过程中，很难发现数据与数据之间的关联性。因此，在现阶段数据挖掘理论基础的建立过程中，就应该充分的认识到这一点内容。在工作的过程中全面培养技术性人才，通过对员工工作状态的分析，发现存在的问题，然后在制定出科学化的工作决策理念，从而为员工树立正确性的发展方向。与此同时，数据采集平台只是为了提供数据，而在数据挖掘理论内容的分析过程中，是为了发现数据与数据之间的关联性，挖掘出数据检测中的基本理念，从而在根本意义上为技术的应用建立科学性的依据。

3 结束语

总而言之，在数据挖掘平台建立的过程中，为了实现数据采集平台的应用技术，就应该在采集平台建立的同时，强化数据挖掘的理论基础，从而实现数据处理的合理性。但是，在整个理念应用的过程中，由于其自身的局限性，所以在使用的过程中，应该对测绘技术进行合理化的分析，优化数据的采集，从而为整个数据挖掘的理论性应用提供合理化的依据。

参考文献

[1]许敏.数据挖掘理论在数据采集中的应用[J].科技传播，2013，21：222+211.

[2]崔彬.数据挖掘中多维数据可视化的研究[D].武汉理工大学，2006.

[3]谭广宇.数据挖掘理论在状态数刁尾采集平台上的应用[J].广西教育，2011（6）.

作者简介

欧萍（1978-），女，贵州省晴隆人。现为贵阳学院副教授。研究方向为计算机软件与理论。

贺电（1977-），男，布依族，贵州省贵阳市人，现为贵阳学院在读硕士。主要研究领域为软件工程。

数据采集论文篇8

引言

现在嵌入式系统的应用越来越广泛。随着网络技术发展和市场需求的变化，工业设备实现网络化管理控制已经成为一种必然趋势。M2M（Machine to Machine）的网络通信已成为国内外研究热点，而Web技术为工业设备实现网络化管理提供了一种解决方案。本文从硬件和软件设计两个方面讨论了摩托罗拉MCF5249处理器在数据采集方面的应用，并实现了采集数据的远程Web表征。

由于这一系统面向广义的过程，所以只要可获得过程参数，就能实现过程行业的远程在线表征。特别是基于Web完成实时数据库生成，真正实现远程集群系统的数据资源无人工干预自动获取。其应用将会不断地延伸。

本文描述的摩托罗拉MCF5249是以ColdFire 32位微处理器为基础的高性能处理器，该处理器内部集成了一个片内12位ADC，可用于工业数据采集。且数据采集系统基于嵌入式操作系统uClinux。由于uClinux是为没有MMU的微处理器设计的。且源泉代码公开，为降低成本和获取软件的自有产权提供了方便。当然，uClinux不是一个强实时系统，为支持一般过程系统，可以通过一些补丁程序来提高其实时性，所以本文讨论的数据采集系统主要应用于一些实时性要求不高的场合。

1 数据采集系统的硬件设计

摩托罗拉MCF5249处理器内部集成了一个片内12位∑—ΔADC，它有四路输入（ADIN0～ADIN3），任一时刻只允许一路输入，由多路选择器决定。ADC的数字部分在MCF5249的内部，而模拟电压比较器由电路提供。A/D转换的输出引脚以脉宽调制的格式提供参考电压，因此，该输出需要一个的阻容电路，将其转换成直流电压，以备外部的电压比较器电路使用。数据采集系统的硬件原理图如图1所示。

由于微处理器不可承受负电压，所以必须将输入电压限制在0～+3V之间。Motorola公司不建议使用外部箝位二极管直接在模拟输入端进行过压保护，而在输入端引入1～10kΩ的限流电阻和低通滤波器，在低通滤波器的输入端连接二极管对输入电压进行箝位。

2 数据采集系统的软件设计

数据采集系统的软件设计主要分为两大模块，即数据采集模块与数据显示模块。

2.1 数据采集模块的设计

数据采集模块是系统的核心模块，为了提高数据采集的实时性，应采用中断方式完成数据采集。其流程图如图2所示。

MCF5249微处理器为其内部ADC提供了一个控制寄存器ADCONFIG，其地址是MBAR2_ADDR+0x402，在初始化程序中需要指定MBAR2_ADDR地址。

通过ADCONFIG寄存器可以设置A/D转换器工作方式、采样频率、是否采用中断方式等。下面给出设置ADCONFIG寄存器实例。

#define MBAR2_ADDR 0x8000000

#define AD_CONFIG 0x402

#define AD_VALUE 0x406

…………

//设置ADC

*(volatile unsigned short int *)(MBAR2_ADDR+AD_CONFIG)=0x442;

该设置确定ADIN0作为模拟信号输入通道，采样频率设置为1/4系统总线时钟频率。当时钟产生4095次翻转时，系统产生一个软件中断（中断号为63）。一次采样结束，并将采样结果存于ADVALUE寄存器（其地址为MBAR2_ADDR+0x406）。A/D转换值可以用如下公式计算：

通常，A/D转换需要连续采样。采样结果应存放在一个多访问循环队列MACQ（Multiple Access Circular Queue）中。

MACQ是一个定长有序的数据结构。源进程（生产者，ADC采样程序）将数据存入MACQ，一旦初始化，MACQ总是满的。当有新的数据被存入（PUT）MACQ，旧数据即被丢弃（如图3）。应用进程（消费者）可以从MACQ中读取任何数据。读功能是非破坏性的，即读操作不会改变MACQ。

在uClinux中，A/D转换中断程序的编写方法是将A/D转换器作为一个字符设备来处理。中断程序是在linux/drivers/char目录下编写，其结构如下：

2.2 数据显示模块的设计

为了实现采集到的数据以Web方式显示，需要选择一个Web服务器。本文采用的Web服务器是BOA。在CGI程序中编写一个函数读取MACQ队列中的数据并显示。

主要有以下显示模块。

（1）编写一个CGI程序

* 编写一个CGI的主程序main_cgi。

在主程序中需要读取HTML页面中的字符，并判断应执行那一个CGI程序。

（2）用HTML语言编写一个主页

在主面中应包含：键接字符.

其中，flag的值是main_cgi用于判断应执行哪一个CGI程序的标志。

数据采集论文篇9

【关键词】 会计数据采集; 元数据标准; 记账凭证; 原始凭证; 经济业务描述; Schema; XML

一、引言

随着社会信息化的迅速发展,各种财会、审计、营销、决策支持软件正在广泛使用。各行各业在日复一日的数据采集过程中,形成了海量的数据资源,这是各个企事业单位的宝贵财富,也是整个社会巨大的信息资源宝库,应当充分有效地加以利用。但是,现在众多的软件由于在开发工具、数据结构以及数据储存方面不尽相同,在数据交换的接口方面不公开、不统一,对财会信息资源的充分利用形成了障碍。

元数据的研究和应用,给各个领域的数据采集(包括不同软件之间的数据交换)、储存、加工、传递、、查询、管理提供了强有力的工具,但是,真正要推广使用,就必须先建立相应领域的元数据标准。《财会信息资源核心元数据》的研制,建立了财会领域通用的元数据标准,规定了财会领域元数据应用所需的核心元数据元素子集。在《财会信息资源核心元数据》的基础上,结合各种层次的应用进行扩展,是推广应用元数据的重要工作。

本文首先讨论记账凭证中的元数据标准的设计和应用;然后,说明在会计原始凭证和经济业务描述方面如何建立元数据标准;最后,探讨会计信息化的数据采集标准和相应的元数据标准。

二、记账凭证中的元数据标准

现在,记账凭证是会计数据采集中的主要载体,而且比较规范,所以笔者首先讨论记账凭证(包括模式凭证和自动转账凭证)中的元数据标准、建立相应的Schema文件和XML文档。

(一)分析和确定记账凭证中的元数据元素

元数据标准的设计建立,首先要对会计数据进行分析,参考记账凭证样例(见图1)和会计分录序时簿的样例(见图2),可以得到记账凭证中的元数据元素有:“顺序号、凭证日期、凭证类型(凭证字)、凭证号、附件张数(附单据)、凭证字号、摘要、会计科目代码、会计科目名称、借方金额、贷方金额、合计、原币金额、结算方式、结算号、结算日期、数量、单价、制单、审核、记账、出纳、会计主管、货币名称(币种、币别)、借方外币金额、贷方外币金额、汇率、计量单位、是否作废、往来单位、部门、审核标志、记账标志”。这些元数据元素经过分析整理和筛选,可以得到记账凭证中的元数据元素和分类(见表1)。

(二)设计记账凭证中的元数据标准

元数据的管理方法要求元数据是一个树形的层次结构。最上层是‘根级’元数据,它是各种数据库及其专业子库所遵循的标准。‘根级’元数据下是‘枝级’元数据,接下来是一些同类数据库或应用的元数据。每个‘枝级’元数据又是它下级元数据的‘根级’元数据。这样逐级衍生,最终形成一个树形的元数据结构。

在会计资料的基础上,参考XML(可扩展标记语言eXtensible Markup Language)的方法,设计记账凭证中的元数据元素的结构,规定元数据元素的名称、数据类型、值域和出现次数,可以将表1中的元数据元素整理形成记账凭证中的元数据元素的结构、名称、数据类型和出现次数(表中N为正整数)(见表2)。

(三)建立相应的Schema文件、采用XML文档记录和保存数据

在分析和确定记账凭证中的元数据元素,设计元数据标准之后,就需要采用一种计算机描述语言建立文档,并定义相应的文档结构文件,以便于元数据标准的实施。

目前,对元数据的描述主要采用可扩展标记语言(XML,eXtensible Markup Language)建立文档,定义相应的文档结构可以采用模式定义(Schema)文件。可以建立Schema文件(见图3),在其中记录表2中规定的记账凭证中的元数据元素标准。表2中的‘元数据元素名称’可以直接作为XML中的‘标签’,并规定‘数据类型’、‘出现次数’和‘格式’,以便于元数据的检验工作。

根据图1、表2和图3的资料可以制作记账凭证的XML文档(见图4),记录和保存记账凭证中的所有数据。有了Schema文件和XML文档,就基本完成了数据的采集任务,可以进行数据的传输、储存、查询、检索等各项后续工作。

三、原始会计凭证中的元数据标准

制作记账凭证的前一个步骤是制作原始会计凭证(包括电子商务中的电子单证),而且,大部分记账凭证可以由计算机从原始凭证自动生成,所以,探讨会计数据采集中的元数据标准,应该分析原始会计凭证。

分析和确定原始会计凭证中的元数据元素、设计元数据标准、建立相应的Schema文件、采用XML文档记录和保存数据等工作的方法,与上述记账凭证中的方法基本相同,从理论上讲并不困难,只是牵涉的面较广,工作量很大。好在元数据的特点是结构化的、可扩展的,所以可以按层次设计,逐步扩展完善。

可以先在一些行业(例如:制造、物流)进行调查分析、设计试验,以会计信息化的要求,对会计数据采集中的确认、计量进行预先设计,再设计规定相应的元数据标准。限于篇幅,这里不再举例。

四、经济业务描述中的元数据标准

制作原始凭证的前一个步骤是对经济业务的描述,笔者认为:会计数据采集中的元数据标准的建立,也可以深入到对经济业务的描述之中,建立经济业务模板(经济业务描述的标准化格式)。

经济业务发生时,可以由业务人员在‘经济业务模板’中输入(选择、填写、修改)数据,计算机软件将自动、即时生成‘原始会计凭证’和‘记账凭证’。

下面仅以工业企业供应部门的采购原材料业务为例,介绍经济业务描述中的元数据标准的一种设计方案(参见表3),其中,在< >中的各种名词就是‘元数据元素名称’(可以直接作为XML中的‘标签’),经过归类、整理和筛选,就可以形成经济业务描述中的元数据标准(可参考上述记账凭证中的方法)。

由于元数据所描述的资源可以是电子形式的,也可以是非电子形式的,并且不局限于文本资源,例如,视觉材料、声音文件等也包括在内,这就为记录、保存经济业务活动中的各种(货币的、非货币的)数据,提供了良好的基础和广阔的发展空间,也给财会信息资源元数据标准的研究提出了新的内容。经济业务描述中的元数据元素,可以按照经济业务的流程进行分类,形成相应的层次结构。

五、会计信息化的数据采集标准和元数据标准探讨

随着社会经济的发展,对会计数据采集的要求已经和正在发生明显的变化,不仅要求数据全面完整、真实可靠、准确及时、高效、减少冗余,要求数据采集输入工作向自动化、智能化和网络化方向发展,根据管理信息系统一体化的目标要求,集成化采集输入会计数据,还要求满足不同信息使用者对数据和信息的个性化使用要求。

为了适应这些要求,出现了各种理论研究和试验,例如:事项会计、数据库会计、REA(Resources、Events、Agents)会计。

数据采集论文篇10

关键词：数据采集，J2ME，TC65，GPRS

 

0引言

无线数据采集目前广泛应用在电力自动抄表、水文气象监测、工业数据采集、交通、安防等领域的应用越来越广泛，传统的无线数据采集终端多采用GSM网络收发短信来实现数据无线传输，随着GPRS网络的发展，基于GPRS网络的数据传输终端也开始得到大量应用。

为此本文设计了基于TC65的GPRS远程无线数据采集终端，采用 ATmega128单片机来采集数据，Siemens公司的TC65 GPRS无线通信模块来实现数据远程传输。

1GPRS和J2ME概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，是通过在现有GSM系统硬件的基础上增加了SGSN（GPRS服务支持结点），GGSN（GPRS网关支持结点），PCU（分组控制单元）三个主要的组件，通过软件升级来实现。它采用了分组交换的传输模式，用户只有在发送或接收数据期间才独占无线信道，从而大大提高了资源的利用率。GPRS网络传输速率高，可以提供115Kbit/s的传输速率，GSM只有9.6kbit/s。由于GPRS网络，只有在发送或接收数据时才占用信道，可以按流量或包月等方式来收取，大大降低了数据传输的成本。GPRS支持因特网上应用最广泛的IP协议和X.25协议，能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入，方便用户组网需要。

J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition），又称为Java微型版，是Sun公司专门为满足移动终端设备而设计的。Java技术具有开放性、安全性和跨平台性的优点，不同设备厂商的设备可以更好兼容。

在工业控制中利用J2ME技术，不但可以实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而且可以使系统灵活可靠，降低开发难度，与传统的开发手段相比：

1）有利于节省开发成本。

2）易于开发维护，可以根据需要及时对终端的软件系统进行远程升级维护。

3）代码重用，通过Java虚拟机可以产生一种结构中立的目标文件，可以在多种设备上运行，实现了“一次编程，到处可用” 。论文参考网。

2数据终端硬件设计

2.1系统的整体构成

2.2数据采集终端设计

数据采集主要通过单片机来实现。单片机选用ATmega128。ATMEGA128是AVR8位RISC系列微控制器，工作频率最快可达到16MHZ，有两个USART口，53个通用I/O口，128K的内置FLASH存储器，在设计上采用低功耗的CMOS技术，并在软件上有效地支持C高级语言，能够作为嵌入式操作系统的嵌入式处理器。

数据通过RS485总线，经过RS485/232转换，将数据传送至单片机ATMEGA128，ATMEGA128再将数据通过RS232串口0传送到无线通信模块，由无线通信模块进行打包处理后，通过GPRS网络进行数据传输。

2.3数据传输终端设计

数据传输通过TC65模块实现。TC65模块是Siemens公司设计的一款基于GSM/GPRS引擎的无线通信模块，主要工作于900MHZ和1800MHZ两种频率。带有十个通用接口，两个串口以及语音模块，为用户提供了1.7MBFlash和400KBRAM，内置JAVA虚拟机和TCP/IP协议栈，通过J2ME平台进行软件设计，通过TCP/IP协议传输采集数据，可通过OTA（OverTheAir）进行远程软件升级。

电源电路图如图2所示：

TC65模块工作的电压范围是+3.2—4.5V，在数据通信的过程中它还会产生2A的峰值电流,会产生0.35的电压损失,所以电源电压一般选用典型值3.8V。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A 的驱动电流，输出电压

==3.8V

TC65的基带处理器集成了符合ISO8716 IC卡标准的SIM接口，可以通过板到板连接器连到外部SIM卡座，其硬件连接电路图如图3所示：

TC65作为一个DCE使用，ASC0为8线串行接口，是TC65模块AT指令控制接口，同时也是Java程序下载接口。在Java运行模式下ASC0作为RS-232接口可进行程序调试。系统采用了MAX3237E芯片来实现电平的转换。

3数据采集终端软件设计

数据采集终端软件设计主要从两个方面来考虑：仪表数据采集和数据通过突出TC65GPRS远程无线网路发送到监控中心。

3.1数据采集终端软件设计

ATmega128串口USART1负责采集数据，并将数据进行打包，通过串口USART0传输到TC65数据传输模块。

开始采集数据时，通过TC65发送指令，ATmega128根据接收到的指令将数据发送到TC65,然后通GPRS网络发送到远程监控中心。论文参考网。程序部分代码如下：

void ringrx()

{

unsigned char tr; unsigned char i;

for(i=0;i<16;i++)

{

if(rx_counter0>1)

{

if(getchar()=='T')

{

if(getchar()=='I')

{

tr=PINA; tr&=0x07;

printf('ATE0 '); printf('ATH ');

printf('AT+CMGR=1 ');

readdata();

…

}; };

};

};

}

3．2 TC65数据传输终端软件设计

TC65数据传输终端将数据通过GPRS网络传送到服务器，服务器端通过Internet访问远程采集到的数据。在小批量数据采集应用，例如无线监控系统中，可以将数据传送到个人手机，实现实时监控。此时手机可以直接发送短信控制TC65无线模块。论文参考网。因此TC65数据传输终端软件设计充分利用JAVA多线程的特点，根据终端功能设计要求及软件程序设计需要，程序包括以下几个线程:短信息处理线程、数据采集线程、GPRS通信线程。

TC65数据传输终端主程序流程图如图4所示：

短信息处理程序负责实现对TC65远程控制；数据采集线程负责将ATmega128采集的数据存储到TC65指定缓冲区；GPRS通信线程负责将缓冲区数据发送到监控中心服务器，主要包括GPRS网络连接和收发数据。

TC65无线通信模块在进行数据通信的时候要遵循TCP/IP协议，IP层和网络接入层是通过PPP协议来实现。GPRS通信线程流程图如图5所示：

TC65数据传输终端通过PPP协议实现GPRS网络连接，可以一直在线，连接成功获取IP地址后就可以和服务器端通过HTTPS实现数据通信。

4结束语

本文提出了基于TC65的GPRS远程无线数据数据传输终端设计。结合了J2ME和GPRS网络的特点，系统适用性强，而且运营成本也比较低，适合我国的基本国情，将在远程无线通信领域得到大量应用。

参考文献

[1] 毛诗柱．基于J2ME的GPRS远程无线自动抄表的研究 [D]．广州：广东工业大学，2007．

[2]张小玮．J2ME无线平台应用开发[M]．北京：清华大学出版社,2004．

[3]TC65 Cellular Engine Hardware InterfaceDescription. Siemens Corporation.2005．

[4]徐敏．GSM/GPRS无线数据通信终端技术的研究与实现[D]．上海：华东师范大学，2004．

[5]AT­ Command set for TC65. Siemens Corporation.2005.

[6] TC65 HardwareInterface Description, Version 02.000.siemens 2006