運動訓練信息管理系統的研究與設計

劉宗梅++李克蕾

摘 要： 為了提高體育運動訓練信息化的管理效能，進行運動訓練信息管理系統的優化開發設計，提出基于物聯網技術和嵌入式系統設計的運動訓練信息管理系統開發設計方法。首先進行信息管理系統的總體設計描述，構建系統的開發環境和軟件平臺，系統設計包括信息統計模塊、信息處理模塊、數據存儲模塊和信息訪問及輸出模塊等，結合多線程技術進行信息管理系統的物聯網訪問控制，在系統的集成度和可靠性方面進行優化。測試結果表明，該系統可靠穩定。

關鍵詞： 運動訓練； 信息管理系統； 系統設計； 信息處理

中圖分類號： TN02?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）09?0054?04

Abstract： In order to improve the information management efficiency of sports training， the optimal development and design of the sports training information management system was performed. The Internet of Things （IOT） technology and embedded system design based development and design method of the sports training information management system is put forward. The overall design of the information management system is described to construct the system development environment and software platform. The information statistics module， information processing module， data storage module， and information access and output module of the system were designed. The multithreading technology is combined to control the IOT access of the information management system. The integration and reliability of the system were optimized. The system test results show that the system is reliable and stable.

Keywords： sports training； information management system； system design； information processing

在大數據信息條件下對體育運動訓練的信息管理可以有效進行運動員運動訓練的生理指標特征分析，結合科學的訓練管理方法，進行一對一的訓練指導，提高運動員的訓練針對性和面向對象性[1]。在物聯網環境下，通過構建運動訓練信息管理系統進行軟件開發，提高信息管理能力。當前，對體育運動訓練的信息管理多建立在人工統計分析的基礎上，結合電子表格等傳統工具進行訓練效果評估，但是隨著數據信息規模的擴大，導致信息管理的集成度不高，信息處理的時效性不好，需要進行運動訓練信息管理系統的優化設計，本文針對這一問題進行系統優化設計的研究。

1 系統總體邏輯設計

1.1 運動訓練信息管理系統的開發流程

本文提出基于物聯網技術和嵌入式系統設計的運動訓練信息管理系統開發設計方法，在物聯網環境下進行運動訓練信息管理系統的軟件開發設計，保障運動訓練信息的有效統計和預測評估[2?3]，運動訓練信息管理系統建立在嵌入式操作系統基礎上，通過移植后可以運行在不同的硬件平臺上，結合控制算法和前期的硬件電路設計，實現對運動訓練信息管理系統的多線程控制，進行運動訓練信息管理系統的集成智能控制與開發。系統運行在ARM，PowerPC等多種硬件平臺上，保障控制系統的軟件程序具有較好的移植性和人機交互性，研究在物聯網環境下的運動訓練信息管理系統[4]，根據上述開發環境分析，運動訓練信息管理系統軟件開發的基本處理流程如下：

（1） 運動訓練信息的采集過程。通過體育運動訓練信息的采集，為運動訓練信息管理提供數據輸入基礎。采用嵌入式統計信息系統輸入運動訓練信息管理系統的統計信息，包括運動成績、身體健康狀態和運動擅長項目等，通過A/D信息采樣和數模轉換進行信息的統計分析和濾波，結合FIR濾波器進行運動訓練信息的抗干擾抑制，為運動信息管理系統提供準確的數據輸入[5]。

（2） 運動訓練信息數據處理過程。在Linux內核下進行運動訓練信息加載和PID控制程序引導，實現對運動訓練管理信息處理，采用PCI橋接芯片與上位機通信，在MVB總線控制環境下進行運動訓練信息管理系統的網絡設計和數據收發，包括控制信息的存儲，在物聯網環境下進行數據采集和系統的控制時鐘設計[6?7]。

（3） 統計信息輸出和人機交互過程。采用交叉編譯環境進行控制信號輸出和人機交互，利用計算機輔助GUI人機的交互系統，采用LabWindows/CVI實現運動訓練信息管理的可視化多線程遠程控制。

根據上述運動訓練信息管理系統的開發流程設計進行系統設計和軟件開發。

1.2 系統總體設計分析

根據上述設計原理和流程介紹進行運動訓練信息管理系統的總體設計。系統設計中，其功能模塊主要包括信息統計模塊、信息處理模塊、數據存儲模塊和信息訪問及輸出模塊等。系統結構如圖1所示。

根據圖1分析，進行系統的功能模塊和總體結構描述。本文設計的運動訓練信息管理系統建立在物聯網環境下的嵌入式Linux系統基礎上[8]，系統的總體設計分為四個層次，分別為：

（1） 運動訓練信息的引導加載程序（Boot loader）。通過引導加載程序進行運動訓練信息管理的PID模糊控制和加載，同時對時鐘、存儲器、串口、網口等硬件進行初始化操作，將不同文件系統的操作和控制納入到加載程序模塊中，建立Linux的根文件系統進行主控模塊的程序寫入和讀取。

（2） 嵌入式網關設計。在物聯網環境下進行嵌入式網格設計，以及信息管理系統的網絡控制和數據共享。Linux內核用于實現運動訓練信息管理系統的特定功能，在嵌入式設備上進行運動訓練信息管理系統的交叉編譯，把編譯器路徑加入系統環境變量，修改最上層的Makefile文件，在文件系統加載安裝根文件系統，并執行init進程進行文件配置。采用以ARM920T為核心的32位RISC微處理器執行網關的設計，將訓練信息管理系統接入以太網，網關硬件原理如圖2所示。

圖2中，S3C2440是韓國三星公司生產的以32位RISC ARM920T 為內核的一種網絡微控制器，RS 232接口在調試過程中與PC進行通信，作為運動訓練信息管理系統的控制臺，輸入調試指令，進行網絡互連，其中，接口支持網關以10 Mb/s，100 Mb/s 自適應的速率接入物聯網的以太網，提高系統的數據傳輸能力。

（3） 文件系統（File System）。文件系統實現對運動訓練信息管理的數據存儲和調度，在交叉編譯環境編輯.Bashrc文件，運行代碼如下：

export PATH=$PATH：/Kernel_rtrtgfjrn /cofdghgion/ maadfile 920t?esfgvi/bin

（4） 用戶應用程序（Application）。用戶應用程序模塊是實現內核配置、編譯的總體控制模塊。Linux內核需要在運動訓練信息管理系統的輸入層實現用戶應用程序寫入，采用雙路16位電流輸出進行控制信號激勵，讓有許可權的數據包傳輸通過網關進行信息傳遞和數據共享，提高運動訓練管理系統的用戶應用能力和面向對象性。

2 運動訓練信息管理系統的實現

在運動訓練信息管理系統的信息統計模塊設計中，采用S3C2440與無線傳感器網絡連接，運動訓練信息管理系統的接口程序及RS 485網絡，用來連接PC機，UART1和UART2的是TTL接口，采用嵌入式RAM作為主控芯片進行信息統計和控制，K9F1208和2片SDRAM芯片HY57V561620并聯構建32 位的SDRAM存儲器進行運動訓練信息管理系統的數據存儲，執行運動訓練信息管理操作系統中各類數據的緩存[9?10]，信息管理系統的RAM緩存芯片接口設計如圖3所示。

結合多線程技術進行信息管理系統的物聯網訪問控制，分別運行make以及make install進行運動訓練信息管理系統的文件系統編譯，新建一目錄filesystem，在Busybox中實現對運動訓練信息管理系統的嵌入式Linux應用。在RAM緩存中，設置相應波特率后進行RS 485網絡接口控制，在配置完成JTAG接口后，分別運行make以及make install進行編譯和安裝，編譯程序為：

event void Timer as Check；.startDrtggre（esfdvfr_t ok） {

if （ok == SUsfv vS） {

call DissesdfvgnConhgthjl.stsdt（）；

call ColsdfvConsdfrol.start（）；

call LowPdfLisfvfdbng.setLocalWvfdgrervedal（512）；

call Checksvvfdodic（DEsdffdvbT_sfdbK_INTERVAL）；

}

else {

call Ragfdggg.start（）；

errorLed（）；

}

}

運動訓練信息管理系統的信息處理模塊的主頻為533 MHz，采用雙16位MAC，雙40位ALU的緩存設計，核心處理芯片具有16位DSP和32位DSP兩種類型，采用8位A/D芯片進行運動員訓練狀態分析模型的特征信息采樣，其中DSP數字信號處理模塊主要包括電源供電模塊、程序加載電路、復位電路、A/D電路、功率放大器等。LEEP幀的估計通過LEEP幀的信息來估計EETX值，尾部存放的是本節點到鄰居節點的鏈路質量表，得到運動訓練信息系統的LEEP幀的估計過程如圖4所示。

RTC模塊作為運動訓練信息脈沖分析輸出特征的復位電路，調用 addLinkfregggderAnd?Fosdfr（）執行DSP復位后，得到運動訓練信息系統的信息處理模塊的主控電路，如圖5所示。

圖中MCP6002為運算放大器，采用A/D轉換驅動程序，DSP內核電壓決定PLL的鎖定周期，設置A/D轉換控制寄存器，創建嵌入式圖形用戶界面，采用Qt/Embedded 4.6創建控制系統在嵌入式設備上的圖形用戶接口，通過電位器RP1和RP2調節放大器的倍數，運動訓練信息管理的數據經過放大后通過輸出腳S_OUT輸出。

在信息處理模塊的主控電路配置完成后，在telosB節點中采用FT232作為USB與UART的橋接芯片，控制A/D轉換驅動程序等工作，進行數據存儲模塊設計，在telosB中使用M25P80存儲器，實現可視化控制， M25P80存儲開發環境建立在X86上，執行存儲器的初始化操作：

Root file systemTuning ???>

[*] rootfs.yaffs /etcDevice driver

[*] Generate bin， SBIN folder commands

[*] deprecated：aliased

[*] Copy new root file system

[*] Script server configuration file

Shells ???>

??? Ash Shell Options //服務器配置文件

[*] Check for echo Root File System //復制到新建根文件系統

直接從地址0x20000000執行運動訓練信息的耦合調制，從外部的8位或16位存儲器引導程序加載，通過JTAG接口訪問CPU的內部寄存器，接口代碼為：

interface DirtgtrhnValue as Settsfvfald；

interface Send as Alefedgbfot； //外部數據存儲

interface Invfdgrthh rgthhjit；

//外擴數據存儲和PCI9054之間進行數據通信

interface Stddergrol as Senfdegrgntrol； //外接FLASH存儲器

interface Stdsdfrgol as Colleegrhghrbtrol； //地址線相連

interface Stefrghghtrol as DissfrhyCofrhgol；

//FLASH的數據線控制

interface SsfvrgitCdewfol as Rasdfrgyyntrol； //輸出方位控制

interface LowsfergtytwerLiarh6jsferng；

//5409A的硬件接口控制

interface Modegfnt； >> Pdafeg stofdage //外接FLASH

interface Cgfrg5yrage； //數據線初始化

在此基礎上進行信息訪問及輸出模塊設計，通過pwm_ioctl控制指令監測信息訪問模塊，采用物聯網進行數據通信，構建信息輸出模塊，輸出接口程序設計為：

event void Brtggd（） {

call Sefgfevefit.init BUSY→/IINT0 （）； // Init高速A/D轉換

call Moffetghgt（）；

//Mount FLASH利用信號作讀數標志信號

}

3 系統聯調測試與性能分析

在LabWindows/CVI平臺上進行系統集成軟件開發和聯調測試，結合多線程技術進行信息管理系統的物聯網訪問控制，通過“瀏覽”選擇運動訓練數據文件，在用戶管理層中實現程序加載和自動配置，得到運動訓練信息管理系統的數據測試界面如圖6所示。

圖6中，輸入數據在窗口的上半部分，輸出數據在窗口的下半部分，分析圖6得知，采用本文方法進行運動訓練信息管理系統的數據加載和傳輸測試對數據信息的輸入和輸出具有一致性，說明在運動訓練信息管理中數據傳輸調度的準確性較好。

4 結 語

本文提出基于物聯網技術和嵌入式系統設計的運動訓練信息管理系統開發設計方法。通過運動訓練信息管理系統的優化開發設計，提高了體育運動訓練信息的智能化管理能力。結合多線程技術進行信息管理系統的物聯網訪問控制，在系統的集成度和可靠性方面進行優化，系統測試結果表明，該系統可靠穩定，具有可行性。

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