基于無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統設計

趙崇樂+王一博

摘 要： 傳統運動比賽成績采集系統能夠對比賽成績進行成績入錄采集，但無法進行無線信號傳輸以及在線信號采集。針對上述問題，提出基于無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統。以信號數據采集處理裝置為核心，利用多方位控制結構實現在線采集，優化2U服務器以及控制芯片中的傳輸協議，實現無線傳輸。實驗結果表明，設計的比賽成績在線采集系統能夠實現在線成績的入錄，并可以進行無線數據傳輸。

關鍵詞： 無線傳輸； 運動比賽成績； 在線采集； 2U服務器； 硬件設計； 軟件設計

中圖分類號： TN926?34； TN913 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）06?0129?04

Abstract： The traditional performance acquisition system of sports competition can record the performance of the sports competition， but can't transmit the wireless signal and collect the online signal. Therefore， a wireless transmission based performance online acquisition system of sports competition is proposed. Taking the signal data acquisition and processing device as the kernel， the multi?directional control structure is used to realize the online collection， optimize the 2U server， control the transmission protocol in the chip， and realize the wireless transmission. The experimental results show that the online acquisition system of competition performance can realize the recording of online performance， and carry out the wireless data transmission.

Keywords： wireless transmission； performance of sports competition； online acquisition； 2U server； hardware design； software design

隨著數據量的不斷加大，傳統運動比賽成績采集系統無法進行無線信號傳輸，且在線信號采集受到限制，本文對無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統進行設計。硬件設計主要包括采集系統的服務器、信號數據采集處理裝置和顯示器設計，通過采用2U專業數據處理服務器以及由控制芯片、數據采集板、信號調理板等多部分組成的信號數據采集處理裝置，實現運動比賽成績的在線采集。軟件設計主要包括傳輸協議設計、信號控制語句設計、數據處理結構設計，通過采用EPP傳輸協議以及CLSL，CTDA信號控制語句與數據處理結構，實現運動比賽成績的無線傳輸。實驗結果表明，采用基于無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統設計可以準確完成無線信息傳輸、成績在線采集以及成績的錄入。

1 無線傳輸運動比賽成績在線采集系統的構建

1.1 在線采集系統的硬件設計

運動比賽成績在線采集系統硬件設備主要由信號數據采集處理裝置、服務器、顯示器組成[1]。服務器提供內存、處理器、硬盤等計算機必要服務，包括運行內存、操作系統等功能。采用2U服務器，8個500 MB固態硬盤6PCI配置，CPU采用AMD6276處理器，主頻2.3 GHz十六核心L3緩存16 MB，最高允許溫度55～69 ℃。信號數據采集處理裝置主要由控制芯片、數據采集板、信號調理板、數據處理板、電源控制板、通信控制板、溫度采集板、計時電路板和網卡9部分組成[2]。信號數據采集處理裝置結構圖如圖1所示。

控制芯片：操作人員給予指令，控制芯片操作數據采集板、信號調理板、數據處理板等進行工作。信號控制板：接收無線傳輸信號，使接收無線信號放大，為數據處理提供信號信息。數據處理板：將接收數據進行計算[3]，通過軟件數據處理結構，將輸入信號編譯，通過軟件傳輸協議進行信息交互數據采集板，采用16位32通道2 MHz采集頻率進行無線信號采集。電源控制板：控制電源開關，提供穩定電源電壓，為無線傳輸運動比賽成績在線采集系統提供用電保證，兩組配備12 V直流工作電壓，一組意外斷電可繼續執行任務。網卡：實現與局域網傳輸介質之間的物理連接和電信號匹配[4]。

1.2 在線采集系統的軟件設計

軟件設計采用EPP協議雙向數據傳輸，此傳統SPP傳輸更加快捷，速度由15 kB/s提升到2 MB/s。EPP協議較SPP協議更具傳輸穩定性，失真率較低，為CTDA數據處理數據甄別能力提供準確完整的數據。EPP引腳代表EPP信息傳遞位置和傳遞去向[2，5]。引腳號有2～31，功能服務有信號調理、數據采集、數據處理、電源控制、溫度采集、計時電路。EPP協議引腳如表1所示[6]。

CLSL信號控制語句，采用C語言對信號控制進行編程，系統調用signal用來設定某個信號的處理方法，用include定義signal.h和unistd.h變量[7]。編寫過程如下：endprint

#include

#include

void sigroutine（int dunno）

{ Switch（dunno）

{

case 1：

printf（"Get a signal：SIGHUP"）；

break；

Case2：

printf（"Get a signal：SIGINT"）；

break；

}

returm；

}

int main（）

{

printf（"process id is %d"，getpid（））；

signal（SIG INT，sigroutine）；

signal（SIG QU99v，sigroutine）；

For（；；）；

}

利用CTDA進行數據處理結構進行數據處理，其數據處理結構圖見圖2，地址數據采用EPP連接，通過EPP連接進行中斷、地址、數據和傳輸控制，通過接口邏輯對EPP數據進行甄別是否完整準確，通過譯碼器進行編寫數據傳輸，對傳輸有誤的進行中斷控制重新進行編譯。

本文采用CTDA?14632?52154型數據處理結構。CTDA?14632?52154型數據處理結構采用雙口RAM控制、RS 422控制和測角控制，保證其數據處理準確，降低失真率，提高數據采集能力。

2 無線傳輸運動比賽成績在線采集系統的實現

基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統的構建通過在線采集系統硬件的數據采集處理裝置、相關服務器與顯示器和在線采集系統軟件的EPP傳輸協議、CLSL信號控制、CTDA數據處理從而實現無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統[8?9]。在線采集系統軟件的實現流程如圖3所示。

基于無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統是通過CLSL信號控制語句進行無線傳輸信號控制，通過數據處理模塊控制，進行數據處理、識別傳輸信號內容，同時啟動數據采集模塊，判斷采集信息是否采集完成準確，采集信息完成后寫入CTDA結構，通過CTDA譯碼進行數據傳遞，信號以及數據傳遞是通過EPP協議進行準確可靠的信息交互。最后將準確數據傳輸到顯示器。

3 測試與仿真實驗

3.1 實驗參數設置

為了驗證基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統的數據采集能力和數據傳輸完整性，選用有線傳輸運動比賽成績采集系統和專業數據處理系統，作為采集能力和數據傳輸完整性的參考依據。分別對基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統和傳統運動比賽成績采集系統進行仿真分析。采用某比賽數據作為仿真源，其數據如表2所示。

根據表2所示數據，分別對基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統和傳統運動比賽成績采集系統，進行無線傳輸系統數據在線采集實驗和無線傳輸成績采集系統失真實驗。

3.2 無線傳輸系統數據在線采集實驗

將數據源按照一定間歇時間，輸入有線傳輸運動比賽成績采集系統作為參考依據。在相同間歇時間下分別輸入基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統和傳統采集系統。將三種在線采集軟件處理結果通過計算機統計計算、分析軟件繪制在線采集丟失率?數據量曲線，如圖4所示。

根據圖4在線采集丟失率?數據量曲線可知，有線傳輸運動比賽成績采集系統在線采集丟失率穩定，丟失率為0.6%。因采用有線傳輸，傳輸信號穩定準確，不隨數據量大小的改變而改變，應用有線傳輸運動比賽成績采集系統作為參考依據。應用于運動比賽在線采集系統中受到信息傳遞環境、距離等條件影響，不適合大規模賽事進行運動比賽成績在線采集。傳統運動比賽成績采集系統，數據量在0.3萬條內保證較低數據在線采集丟失率。當數據量超過0.3萬條時，數據在線采集丟失率明顯上升，當數據量超過0.55萬時數據丟失率為3.5%，超過風險值2%。基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統，數據量在0.3萬條內能夠保證較低數據在線采集丟失率。當數據量超過0.3萬條時，數據在線采集丟失率呈上升趨勢，并保證一定平衡，最高數據丟失率為0.5～1.0萬條之間，數據丟失率為1.3%，低于其風險值2%，并較傳統運動比賽成績采集系統有改善。

4 結 語

通過在線采集系統的構建，促使在線采集系統硬件綜合性能提升，以及在線采集系統的軟件EPP協議、CLSL信號控制語句和CTDA進行數據處理為依托。通過仿真實驗基于無線傳輸的運動比賽成績在線采集系統可進行在線信號采集和無線傳輸，其能滿足設計要求，達到預期目標，該采集系統運行可靠。

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