試析智能采集設(shè)備仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

姚寧

【摘要】隨著時(shí)代不斷發(fā)展變化，國(guó)家的科技進(jìn)步也得到很大程度的提升。為了更好的適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，提高采集軟件的開發(fā)速度，相關(guān)人員通過不斷努力設(shè)計(jì)出了更為完善的采集設(shè)備仿真系統(tǒng)。因此，本文將針對(duì)智能采集設(shè)備仿真系統(tǒng)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)闡述，進(jìn)而簡(jiǎn)析相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)過程，以供參考。

【關(guān)鍵詞】智能；采集設(shè)備；仿真系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

前言：

數(shù)據(jù)采集對(duì)測(cè)控系統(tǒng)具有重要的意義，而智能設(shè)備又在采集系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。因此，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序進(jìn)行測(cè)試的過程中，單單通過在實(shí)驗(yàn)室里布置智能儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)開發(fā)周期的過程，會(huì)使測(cè)試數(shù)據(jù)采集程序效率被大幅度降低。因此，如何有效的降低部署設(shè)備的繁瑣性，利用軟件仿真技術(shù)提到智能采集設(shè)備，降低項(xiàng)目的開發(fā)時(shí)間，提高效率，就成為了當(dāng)前技術(shù)人員們亟待解決的問題。

1.從整體設(shè)計(jì)方面進(jìn)行入手

1.1 系統(tǒng)功能

在相應(yīng)的仿真系統(tǒng)中，其系統(tǒng)功能大多是模擬不同型號(hào)的采集儀表。針對(duì)不同型號(hào)的智能儀表來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)也是相同的，而且，外圍部分的硬件接口和相應(yīng)的通信協(xié)議也不相同，這也就導(dǎo)致了相應(yīng)的系統(tǒng)功能不同。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)闆]有涉及實(shí)際操作，只是進(jìn)行采集程序的測(cè)試，所以不用設(shè)計(jì)硬件的采集模塊，相對(duì)應(yīng)的需求數(shù)據(jù)都將有由軟件來(lái)完成。在采集數(shù)據(jù)的過程中，將數(shù)據(jù)的采集服務(wù)器作為設(shè)計(jì)系統(tǒng)的中心，將不同的接口與設(shè)備進(jìn)行分別的鏈接，控制智能設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，然后利用網(wǎng)絡(luò)傳播技術(shù)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)傳輸。在設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)操作中，仿真系統(tǒng)將替代任何一種型號(hào)的智能設(shè)備。這樣的操作系統(tǒng)具有多個(gè)接口，它所提供和數(shù)據(jù)格式也能完全符合設(shè)備的需要，與通信協(xié)議也是相一致的。在開發(fā)的過程中，如果想要給智能采集表進(jìn)行增加，只需要增加相應(yīng)設(shè)備的仿真程序就能有效實(shí)現(xiàn)。

1.2 體系結(jié)構(gòu)

在智能采集設(shè)備設(shè)計(jì)中，相應(yīng)的仿真系統(tǒng)是由三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行組成的。硬件處于結(jié)構(gòu)的最底層，相應(yīng)的控制器在選用上大多是由ARM9構(gòu)架成的32位為控制器，還有相應(yīng)的內(nèi)存，閃存和硬件。而系統(tǒng)層位于中間部分，它的工作是控制整個(gè)系統(tǒng)的資源，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)配。所包含的內(nèi)容有系統(tǒng)的內(nèi)核，硬件部分的驅(qū)動(dòng)程序和相應(yīng)的通訊協(xié)議。到了最上層，就是相應(yīng)的應(yīng)用層了，提供運(yùn)行仿真程序的層面，而CVM虛擬機(jī)在仿真技術(shù)的運(yùn)行程序中是必不可少的，不僅呢夠提供較好的網(wǎng)絡(luò)功能，還能支持Java仿真程序的編寫。

2.硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源和電路的板塊方面

在相應(yīng)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者在CPU的選擇上，選擇了S3C2440AL-40，它的內(nèi)核電壓在供電的規(guī)程中是1.25V，對(duì)應(yīng)的I/O接口供電電壓為3.3V，如果將它放在核心板上進(jìn)行使用，并且進(jìn)過低噪音和低壓，差線性穩(wěn)壓源穩(wěn)壓芯片，那么它為CPU的內(nèi)核提供的電壓就是1.25V了。在仿真系統(tǒng)進(jìn)行工作的過程中，它輸入的電源為5V，在經(jīng)過相應(yīng)的穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓后，就可以為操作系統(tǒng)提供3.3V的電源了。

2.2 網(wǎng)絡(luò)接口模塊方面

在很多現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)中，相應(yīng)智能采集設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸通都會(huì)采用類似的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行，例如溫度的采集設(shè)備，相應(yīng)的采集模塊都是通過網(wǎng)口被串聯(lián)起來(lái)的。相對(duì)應(yīng)的，網(wǎng)絡(luò)接口也是仿真設(shè)備所必備的。

在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信芯片選擇上，采用DM9000芯片，他的芯片性質(zhì)是以太網(wǎng)芯片，能夠進(jìn)行100Mb/s的自自適應(yīng)，在分裝選擇上是相應(yīng)的QFP-100P，它能夠支持的總線寬度為十六位數(shù)據(jù)，消耗的功率極低，這也是它的一大性能，而另一個(gè)性能，就是具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。

3.軟件設(shè)計(jì)

仿真系統(tǒng)在軟件的設(shè)計(jì)上，相應(yīng)的系統(tǒng)核心可以選擇Linux內(nèi)核，它的性能具有一定的穩(wěn)定，開源和可剪裁，因此，選擇它作為仿真系統(tǒng)的核心再適合不過了。具體的操作過程要分為四個(gè)步驟；

首先要將U-boot進(jìn)行移植，它在系統(tǒng)的運(yùn)行的啟動(dòng)方面具有重要意義，它是相應(yīng)過程中的第一段代碼，它主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)內(nèi)核在最佳天劍段的調(diào)整，如果沒有它，相應(yīng)的啟動(dòng)方式是沒有辦法顯示在最終的超級(jí)終端上的。具體的操作過程要使用相應(yīng)的JTAG接口對(duì)進(jìn)行下載，從而實(shí)現(xiàn)移植的過程。

然后就是針對(duì)Linux的內(nèi)核翻譯過程。在這個(gè)過程進(jìn)行之前，要獲取相應(yīng)的內(nèi)核，然后進(jìn)行配置編譯，要通過相應(yīng)的命令將系統(tǒng)的配置單打開，然后根據(jù)相應(yīng)的硬件配置需要，將沒有用處的，不需要進(jìn)行翻譯的硬件驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行去除，保留剩下的配置單。再用相應(yīng)的Makezlmage命令編碼將zlmage的鏡像編譯出來(lái)，最后將它通過網(wǎng)口被燒寫到相應(yīng)的NANDFLASH中。就完成了相應(yīng)的過程。

接著就要構(gòu)建相應(yīng)的文件系統(tǒng)了，在這個(gè)實(shí)施過程中，所使用的軟件是busboy，將其先進(jìn)行配置，然后再進(jìn)行編譯，和內(nèi)核處理的過程很相似。之后把構(gòu)建好的文件系統(tǒng)進(jìn)行鏡像燒寫，從而使它到達(dá)系統(tǒng)中，促使系統(tǒng)的正常啟動(dòng)。

最后是GVM的移植問題，它是JAVA中虛擬機(jī)的壓縮版，在相應(yīng)的系統(tǒng)中沒有CVM的內(nèi)置，因此，他需要將CVM進(jìn)行移植，從而為仿真程序的運(yùn)行進(jìn)行支持。

4.實(shí)現(xiàn)過程

在仿真程序中設(shè)置相應(yīng)串口的信息，包括波特率和校驗(yàn)為等。在相應(yīng)的采集在程序中，要設(shè)置同樣的信息。從而使仿真設(shè)備的串口位置與采集程序的串口位置保持一樣。經(jīng)過相應(yīng)的實(shí)踐驗(yàn)證可以知道，采集程序的實(shí)施可以使電壓，電流，那字電功率等被從該系統(tǒng)中采集出來(lái)。然后經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示驗(yàn)證結(jié)果可知，他的運(yùn)行結(jié)合與8775A的設(shè)備運(yùn)行所提供出來(lái)的參數(shù)類型保持了一致。與此相同的，在之前的操作過程中為網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備進(jìn)行的設(shè)計(jì)也可以通過相應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)：

在實(shí)現(xiàn)智能采集設(shè)備的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要想使其進(jìn)行有效的實(shí)現(xiàn)，首先應(yīng)該對(duì)其整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和硬件的設(shè)計(jì)，在不同方面進(jìn)行全方位的實(shí)現(xiàn)，以便于系統(tǒng)可以采用高性能和低消耗的處理器，實(shí)現(xiàn)真正的減少開發(fā)周期，推動(dòng)開發(fā)效率的過程。從根本上解決數(shù)據(jù)采集過程中部署設(shè)備的繁雜程序，替代相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)為人們的生產(chǎn)生活提供服務(wù)，從而促進(jìn)行行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳光. 智能采集設(shè)備仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)[D].中國(guó)海洋大學(xué)，2012.

[2]陳光，車兆東，郭忠文. 智能采集設(shè)備仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，14：23-25+28.

[3]曹敏，沈鑫，夏永聰，李萍，葉瀚. 智能變電站間隔層設(shè)備仿真系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探討[J]. 通訊世界，2017，06：168-169.