一種嵌入式遠程實時記錄系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字信號通信與處理領(lǐng)域，具體的涉及一種嵌入式遠程實時記錄系統(tǒng)，主要用于外部控制系統(tǒng)各單元的遠程數(shù)據(jù)記錄。
技術(shù)背景
[0002]目前，在工業(yè)自動化生產(chǎn)、航空航天設(shè)備、醫(yī)療系統(tǒng)等領(lǐng)域，由于事后數(shù)據(jù)處理需求的不斷增加，記錄系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，且技術(shù)較成熟，多家廠商已經(jīng)給出相應(yīng)應(yīng)用場景的解決方案和產(chǎn)品。記錄系統(tǒng)整體上可分為本地記錄和遠程記錄兩大類。本地記錄通常采用嵌入式的控制器，對磁盤操作有限，且維護不方面；遠程記錄是將數(shù)據(jù)通過遠程傳輸?shù)讲倏厥?，其?yōu)點在于:一是可以將數(shù)據(jù)記錄放到標準的工控機實現(xiàn)，二是便于磁盤和數(shù)據(jù)的維護。
[0003]現(xiàn)有的遠程記錄系統(tǒng)已經(jīng)能完成多通道數(shù)據(jù)同時記錄，采用TCP/IP通信協(xié)議，以局域網(wǎng)的形式和下位系統(tǒng)相連，而且一般是從上機開電后即一直記錄。在數(shù)據(jù)采集模塊上，現(xiàn)有的遠程記錄系統(tǒng)還未涉及對多通道且各通道數(shù)據(jù)包頻率不盡相同，即多通道多幀頻數(shù)據(jù)，進行記錄處理，而隨著系統(tǒng)復(fù)雜度的提升，多頻率數(shù)據(jù)已成為一種現(xiàn)狀。對于多個通道的數(shù)據(jù)中存在有低幀頻到高幀頻數(shù)據(jù)的情況，如何同時處理高頻和低頻成為一個難題。
[0004]如今由于系統(tǒng)智能化的發(fā)展，需要系統(tǒng)自己具備一些錯誤數(shù)據(jù)的分析能力?，F(xiàn)有的遠程記錄系統(tǒng)只是完成了對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的記錄，而在系統(tǒng)的容錯性和排錯性上還有待提升，比如對數(shù)據(jù)通道連接中斷、數(shù)據(jù)丟幀、無數(shù)據(jù)的監(jiān)測和處理等。另外，由于記錄系統(tǒng)所記錄的時間長，記錄數(shù)據(jù)量大，直接帶來了事后數(shù)據(jù)處理難度和處理時間的極速增加。因此，目前記錄系統(tǒng)的事后處理存在原始數(shù)據(jù)獲取不便、檢索難、預(yù)覽困難等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明設(shè)計并實現(xiàn)一種嵌入式遠程實時記錄系統(tǒng)，解決了對數(shù)據(jù)通路中多通道多幀頻數(shù)據(jù)的同步采集和記錄；實現(xiàn)系統(tǒng)對通道連接中斷、數(shù)據(jù)丟幀、無數(shù)據(jù)的監(jiān)測和自動處理，提高系統(tǒng)的容錯性和排錯性；通過對記錄方式的優(yōu)化，有效地解決了目前記錄系統(tǒng)事后處理存在原始數(shù)據(jù)獲取不便、檢索難度大、預(yù)覽困難等問題，提高系統(tǒng)的可維護性和擴展性。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如圖1所示，共包括四個單元:數(shù)據(jù)采集模塊、轉(zhuǎn)發(fā)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、記錄模塊。
[0007]各單元連接關(guān)系:數(shù)據(jù)采集模塊采集外部各通道數(shù)據(jù)，可同時采集多通道多幀頻數(shù)據(jù)，通過把所有高幀頻通道的數(shù)據(jù)緩存為同一指定頻率實現(xiàn)數(shù)據(jù)降頻，若通道頻率本身為低頻則無需緩存，然后以指定頻率的中斷觸發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行數(shù)據(jù)讀取，轉(zhuǎn)發(fā)模塊讀取數(shù)據(jù)后，進行抽幀處理，提取出當前各通道中最新一幀的數(shù)據(jù)，按照一定格式進行數(shù)據(jù)包封裝，同時也把各通道原始未抽幀的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)包封裝，然后一起發(fā)送給記錄模塊，記錄模塊接收到抽幀數(shù)據(jù)包和原始數(shù)據(jù)包后進行數(shù)據(jù)包拆分，按照各通道原始數(shù)據(jù)頻率分類進行文件存儲，其中各通道頻率由整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)議決定。
[0008]1.具體結(jié)構(gòu)如下:
[0009]數(shù)據(jù)采集模塊:該模塊直接通過硬件的方式完成多通道多幀頻數(shù)據(jù)的實時采集，硬件可為FPGA或DSP，所采集的通道數(shù)據(jù)的頻率有多種，例如IHz、5HzUOHz,25Hz、50Hz、500Hz、5KHz等。該模塊通過高幀頻通道數(shù)據(jù)緩存降頻和低幀頻通道頻率保持的方法把各通道的數(shù)據(jù)都緩存為同一個頻率，通過中斷觸發(fā)通知轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行讀取。由于進行了數(shù)據(jù)緩存，高幀頻通道的數(shù)據(jù)在每次讀取中斷到達時會有多幀數(shù)據(jù)一起被讀取，同時，當中斷到達時低頻通道緩存的結(jié)果則是可能有數(shù)據(jù)或者沒有數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊的特征在于對各通道數(shù)據(jù)到達情況進行檢測，若有數(shù)據(jù)到達則設(shè)置相應(yīng)狀態(tài)位，同時檢測并統(tǒng)計通道數(shù)據(jù)丟幀的情況，若連續(xù)丟幀到達閾值，硬件自動復(fù)位該通道。
[0010]轉(zhuǎn)發(fā)模塊:該模塊采用處理器+操作系統(tǒng)的方式構(gòu)建，操作系統(tǒng)可以為Linux、Vxfforks等，處理器可以為PC104、PowerPC, ARM,由外部硬件中斷脈沖信號觸發(fā)，在中斷響應(yīng)中通過總線從數(shù)據(jù)采集模塊中獲取各通道數(shù)據(jù)，然后將獲取的各通道原始數(shù)據(jù)進行處理，將處理完成的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送。該模塊是整個系統(tǒng)的遠程和本地的連接紐帶，實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的合并封包并發(fā)送。在合并封包中包括兩種格式:原始數(shù)據(jù)合并和抽幀后數(shù)據(jù)合并。原始數(shù)據(jù)合并時除依次拼接各通道原始數(shù)據(jù)外，還在整個數(shù)據(jù)包內(nèi)一并加入各通道數(shù)據(jù)的記錄狀態(tài)，包括數(shù)據(jù)采集模塊中各通道的數(shù)據(jù)狀態(tài)、系統(tǒng)的某些指定命令，如任務(wù)啟停命令等，這些信息的存入是為以后的數(shù)據(jù)事后處理提供快速有效的索引。抽幀后數(shù)據(jù)合并無需加入其它信息，其可以作為實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，又可以作為數(shù)據(jù)預(yù)覽，還可以進行快速數(shù)據(jù)處理。
[0011]網(wǎng)絡(luò)模塊:該采用光纖把本地和遠程記錄模塊的兩個局域網(wǎng)進行連接，替換了傳統(tǒng)的網(wǎng)線傳輸，傳輸距離更遠，更可靠。在本地和遠程記錄模塊的內(nèi)部局域網(wǎng)都采用光纖交換機，以提高整個局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度。
[0012]記錄模塊:接收轉(zhuǎn)發(fā)模塊通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)過來的數(shù)據(jù)包，包括原始數(shù)據(jù)包和抽幀數(shù)據(jù)包，然后進行數(shù)據(jù)拆分。在文件存儲時，為了便于在數(shù)據(jù)解析時的方便，對不同頻率通道的數(shù)據(jù)進行分開存儲，同一個頻率的數(shù)據(jù)存放在同一個文件中，這樣有多少個頻率種類就對應(yīng)多少個文件。該模塊提供FTP服務(wù)功能，可從局域網(wǎng)下載已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)，同時設(shè)置一定的用戶權(quán)限，只允許相應(yīng)的用戶通過局域網(wǎng)下載存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時，該模塊實現(xiàn)了掉線自動重連功能，當由于某種原因，記錄模塊和轉(zhuǎn)發(fā)模塊的數(shù)據(jù)通路端口時，記錄模塊會自動發(fā)起重連。
[0013]2.本發(fā)明與現(xiàn)有系統(tǒng)相比具有如下優(yōu)點:
[0014](I)同當前記錄系統(tǒng)相比，該發(fā)明通過硬件緩存+軟件合并的兩級整合技術(shù)，有效的解決了對數(shù)據(jù)通路中多通道多幀頻數(shù)據(jù)的同步采集和記錄，提高了系統(tǒng)的兼容性，實現(xiàn)系統(tǒng)對通道連接中斷、數(shù)據(jù)丟幀、無數(shù)據(jù)的監(jiān)測和自動處理，提高系統(tǒng)的容錯性和排錯性。
[0015](2)同當前數(shù)據(jù)存儲模式相比，該發(fā)明通過長時間的記錄和記錄狀態(tài)的結(jié)合，既保證所有數(shù)據(jù)的記錄，又能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)狀態(tài)的保存，可提供多種檢索方式；同時記錄原始幀頻數(shù)據(jù)和抽幀數(shù)據(jù)，記錄抽幀數(shù)據(jù)既可以作為實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，又可以作為數(shù)據(jù)預(yù)覽和進行快速數(shù)據(jù)處理。有效的解決了目前的記錄系統(tǒng)的事后處理存在數(shù)據(jù)獲取不方便、數(shù)據(jù)檢索難度大、預(yù)覽困難等問題，提高系統(tǒng)的可維護性和擴展性。
[0016](3)在存儲文件的安全性上，該模塊提供FTP服務(wù)功能，可從局域網(wǎng)下載已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)，同時設(shè)置一定的用戶權(quán)限，只允許相應(yīng)的用戶通過局域網(wǎng)下載存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和加密性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種嵌入式遠程實時記錄系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的一種嵌入式遠程實時記錄系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)圖；