EFD图像数据传输系统设计论文

EFD图像数据传输系统设计论文（精选6篇）

EFD图像数据传输系统设计论文 第1篇

摘要：随着我国智能化、信息化的不断发展，嵌入式系统在多媒体通信、交通控制以及个人数据处理中得到了广泛的应用，计算机视觉技术的应用范围也逐渐增强。嵌入式图像处理系统嵌入式系统和计算机视觉技术的有效融合，可用于网络摄像机、视频监控等领域，采用的是网络化嵌入式硬件系统对图像进行处理，具有重大的运用价值。

关键词：嵌入式；图像处理系统；软件设计

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1674-6708（2016）156-0080-02

DOI:10.16607/j.cnki.1674-6708.2016.03.049

在很多领域中，由于科学技术的不断发展，不可避免的需要使用大量的数据，面对这些算法复杂的数据，传统的图像处理系统已经不能满足要求。嵌入式图像处理系统在通讯、医药等方面都发挥着非常重要的作用，正是因为各个领域获得的图像数据越来越多，如何对图像数据快速准确的进行处理显得格外重要。所以需要设计出更优化的图像处理。

1嵌入式系统概述

1.1嵌入式系统的概念

嵌入式系统是建立在计算机技术基础上的应用型专用计算机系统，其软件和硬件都可以剪裁，系统对成本、功耗、功能都提出了更高的要求，具有可靠性强、体积小等优点，可以实现对其他设备的监视、控制和管理。随着嵌入式系统的不断发展，嵌入式系统已经渗透到人们的生活中，无论是在工业、服务业还是消费电子等领域都得到了广泛的应用。

1.2嵌入式系统的特点

与普通的计算机系统相比，嵌入式系统的专用性更强，一般是面向特定运用的，嵌入式处理器一般应用在用户设计的特定系统中，集成性高、体积小、功耗低，不仅具有方便携带的优点，操作系统更是实时操作的，可以满足实时性较强的场合要求。将嵌入式系统运用到应用程序中，在芯片上直接运行而不需要操作系统，未来可以充分利用更多的系统资源，用户需要选择RTOS开发平台，保障软件的质量。嵌入式系统主要包括硬件系统和软件系统，其中硬件系统是基础，软件系统是灵魂，复杂程度非常高。

2系统软件设计

基于RF5软件系统总体设计：嵌入式图像处理系统和传统处理系统一样，主要包括硬件和软件两个方面，硬件包括系统的硬件平台，软件包括嵌入式操作系统和图像处理算法两个方面。其中硬件平台又包括图像储存模块、通信模块和显示模块等，主要是为系统的软件系统提供支持。在图像处理过程中，硬件系统可以为其提供计算、显示、存储等条件[1]。RF5是以DSP和XDAIS为基础的代码参考框架，在DSP软件的设计和开发中具有重要的作用，参考框架在整个程序中具有非常重要的作用，是整个运用应用程序的蓝本。RF5的数据处理元素包括通道、单元、任务和XDAIS算法，这4个元素之间具有紧密的联系，独立又联系。嵌入式操作系统是整个系统的核心系统，提供了包括图形处理任务管理在内的各项管理，经过硬件的初始化、图像信息存储、图像信息显示等过程实现图像处理和存储。

3软件模块化程序实现

3.1初始化模块

软件系统的初始化模块主要包括处理器、RF5模块化初始化、图像处理算法、视频捕获、视频显示通道等。处理器和系统板初始化是指设备重启之后，通过软件配置的方式对外围设备进行配置和选择。系统在进行工作的时候，初始化模块是其执行的第一个任务，执行完初始化模块之后，程序的控制权将会转变到调度程序中，由调度程序来调度接下来的任务。

3.2视频捕获和显示模块

3.2.1视频捕获的实现

视频捕获主要负责将外部的视频解码器解码生成的数字视频信号采集收集起来，并且这个采集的过程非常方便，可以实现实时采集，最终形成的图形处理也是可以实时处理的，可以随时随地对大数据的图像进行处理，这也是其最大的优点和特点。采集到的数字视频信号进入到系统外扩的存储器中，从而实现视频的捕获。视频采集可以自动采集，当单元进入自动采集状态，完成了图像的采集之后，视频端口都会向系统自动发出中断请求，中断服务程序便开始发挥自身的功能，对图像的存储区进行连续更新，图像存储区一旦更新之后，图像采集系统就会采集下一个图像数据，最终进入一个循环。当视频端口的FIFO装满了采集的数据之后，会发生中断信息，进入EDMAISR中断服务程序将视频数据送入到SDRAM中[2]。

3.2.2视频显示的实现

视频显示的实现是通过视频图像显示模块来实现的，视频图像处理模块处理后的图像经过显示模块处理，处理之后将图像编码成数字视频流，标准数字视频流经过系统编码转化为虚拟视频信号，经过解码器之后视频流就变成了标准的模拟视频信号，分别经过EDMA控制器和EDMAISR之后最终进入到视频端口的缓冲区中，经过缓冲器之后，信号会使EDMA中断，送入新的图像信号，并在显示器上显示出来，视频显示的流程。输出作用在外部编辑器中。

3.3图像处理模块

图像处理模块比较灵活，是指在嵌入式的环境下实现对图像的处理。在图像处理系统中，又包括系统功能模块和图像增强模块。系统功能中包含图像增强功能，除了图像功能之外，还包括图像的几何变换、形态运输和图像分析。在图像增强模块中又包括图像的预处理和边缘检测、直方图修正、中值滤波、灰度变换调整，而图像预处理又包括图像平滑和图像锐化。图像平滑就是消除噪声对图像造成的影响，图像平滑的处理是通过高斯低通滤波法来实现，这样做虽然可以消除图像受到噪声的影响，但同时也存在着一定的弊端，图像经过处理之后会变得模糊。图像锐化的目的就是让模糊的图像重新变得清晰。图像模糊是由于图像受到平均或积分运算而造成的，图像锐化就是对其进行逆运算，重新使图像变得清晰[3]。

4结论

嵌入式图像处理系统的软件系统主要包括初始化模块、视频捕获模块、视频显示模块和图像处理模块，在确定了整个软件系统的程序流程之后，就可以分别设计纷纷模块的程序，最终完成整个软件系统的设计。

参考文献

[1]吴锡强.探析嵌入式图像处理系统的设计与实现[J].计算机光盘与软件，2015，12（3）：307-309.[2]蒋立丰.嵌入式图像处理系统的设计与研究[D].东华大学，2013，22（21）：11-13.[3]宋琦，牟晓光.嵌入式图像处理系统设计[J].信息技术与信息化，2015，22（31)：116-117

EFD图像数据传输系统设计论文 第2篇

小区数据传输系统的设计必须依托于现有的城域骨干网。目前我县城域骨干网是由MSTP系统为切入，以CiscoCatalyst3750M为核心，旁挂BAS做认证设备，采用星形结构联至分前端各汇聚节点CiscoCatalyst3560上的网络构架。同样的，把小区分前端作为一汇聚节点，由于汇聚层不采用环路结构，故用CiscoCatalyst3560直接联至中心机房CiscoCatalyst3750M即可。通过开启CAT3750M的MPLSVPN功能即可满足汇聚层下集团用户对虚拟专用网的需求，同时用BAS实现对个人用户的认证工作。对接入层来说，根据上述网络设计结构，小区内共设38个星形接入点，如果接入点用户有MPLSVPN需求的，要求接入设备必须支持路由功能，否则的话直接采用普通接入交换机，来实现对个人用户的网络接入。数据传输系统结构设计。

5结束语

小区网络虽然是城市中的一个部分，但对传输系统的设计同样是一个系统工程，特别是对于规模较大的小区来说，更是要求设计者对整个网络的方方面面有所把握。对于基层技术人员来说，必须掌握一些基本的设计理念，同时通过大量的实践和经验积累来完善设计思路，再结合实际情况，才能做出最合理的设计方案。以上设计仅仅是以烟厂小区为例，根据平常工作经验，简单阐述网络传输平台中一些主要环节的设计方法，而对于其他很多环节如供电系统的设计、防雷与接地系统的设计等这里就不再赘述。

无人机数字图像传输系统设计 第3篇

近年来, 随着无人机技术的迅猛发展, 基于无人飞行器得到了广泛的关注, 应用前景十分可观, 在航拍、娱乐、电力、安防、农业、森林防火、警用等不同细分领域都能发挥非常重要的作用。目前, 在无人机应用中, 无线数字图像传输是无人机通信和图像处理领域的一个热点和难点, 图像传输系统的性能是区分无人机档次的一个关键因素。同时数字图传还面临着技术复杂程度较高, 频带利用率低, 对同步要求较高的问题。本文为实现高带宽效率、高清晰度、功耗低、易实现的图像压缩以及远距离 (1km内) 传输的无线数字图像传输而对系统各模块算法进行了设置, 系统传输方案如图1所示。

无人机端由摄像头进行视频采集开始, 将拍摄到的视频信号经过图像压缩编码和COFDM调制, 最后在射频前端放大后由5.8GHz频段的无线模块发射出去, 地面站接收到视频信号后再做解调解码, 最后对视频信号进行识别处理。

1 系统各模块实现原理

1.1 图像压缩编码

本设计采用MPEG-4压缩编码是因为MPEG4只处理视频信号帧与帧之间存在差异的元素, 而舍弃无差异的元素, 因此大大减少了合成视频文件的大小, 从而压缩率大大提高且成像清晰。MPEG-4视频编码关键技术有以下几种:

1.1.1 视频对象提取技术

视频对象分割是指先通过低通滤波、中值滤波、形态滤波来对原始视频/图像信号进行简化, 然后对视频/图像信号进行颜色、纹理、运动、帧差、位移帧差乃至语义等特征提取, 再基于某种均匀性标准来确定分割决策, 根据所提取特征将视频数据进行归类, 最后做相关后处理以实现滤噪及边界的准确提取。

1.1.2 VOP视频编码技术

视频对象平面 (VOP, Video Object Plane) 是视频对象 (VO) 在某一时刻的采样, MPEG-4在编码过程中不同视频对象有不同的编码策略, 对前景视频对象的压缩编码尽可能保留细节和平滑;对背景视频对象则采用高压缩率的编码策略, 甚至传输背景视频对象而是在解码端由其他背景拼接而成。

1.1.3 视频编码可分级性技术

MPEG-4提出了FGS (精细可伸缩性) 视频编码算法和PFGS (渐进精细可伸缩性) 视频编码算法。PFGS是对FGS编码效率的改善算法, 其基本思想是使用前一帧重建的某个增强层图像作为参考为当前帧在增强层图像编码时进行运动补偿, 从而使运动补偿更有效, 从而提高编码效率。

1.1.4 运动估计与运动补偿技术

MPEG-4表征运动补偿类型的帧格式有I-VOP、P-VOP、B-VOP。MPEG-4采用了H.263中的重叠运动补偿技术及半像素搜索技术, 并且同时引入重复填充技术和修改的块匹配技术以支持任意形状的VOP区域。

1.2 COFDM调制

COFDM (编码正交频分复用) 是一种集信道编码和OFDM调制技术于一体的高频谱利用率且可对抗多径时延扩展的调制技术。信道编码可以采用卷积码等。OFDM是一种多载波调制技术, 与传统的多载波调制相比, OFDM调制的各个子载波间可相互重叠, 并且各子载波之间具有正交性, 从而节省了带宽资源, 如图2所示。

1.2.1 卷积码

图2中卷积码的编码器是由一个有k个输入端、n个输出端、N-1节移位寄存器所构成的有限状态的有记忆系统, 即时序网络。卷积码的典型编码器结构为 (n, k, N-1) , 卷积码在任意给定单元时刻, 编码器输出的n个码元中, 每一个码元不仅和此时刻输入的k个信息元有关, 还与前连续N-1个时刻输入的信息元有关。卷积码编码过程中相互关联的码元为N个, 它表明编码过程中互相约束的码元数, 监督位监督着这N段时间内的信息。典型的卷积码一般选较小的n和k (k<n) , 但存储器N-1则取较大的值 (N-1<10) , 以获得既简单又高性能的信道编码。

1.2.2 OFDM调制

将高速率的串行视频流经过串/并变换将其转换成N路的并行低速率的子数据流。这样得到的N路并行低速率的子数据流对N个子载波进行各自不同的QPSK调制。具体的实现过程是在输入端输入一个二进制的信号, 通过串/并转换后对其进行IFFT运算, 再插入循环前缀就生成一个OFDM信号。插入一个保护间隔 (循环前缀) 是为了分离相邻码元防止码间干扰, 再经过D/A变换后形成OFDM已调的信号s。在地面站, 去除之前添加的保护间隔经过串/并转换和FFT后还原出OFDM的调制信号, 最后再经通过并/串转换出所输入的信号。对OFDM调制用MATLAB进行仿真, 产生OFDM调制信号的程序如下。

将IFFT变换后的信号分成I、Q两路, 再经并/串转换再调制到高频载波上, 程序如下

将加入了保护间隔 (即循环前缀) 的信号进行并串变换, 然后送入信道进行传送:

最后形成发射数据:Tr Data=ich4+qch4.*sqrt (-1) ;

将已调信号Tr Data发射出去后, 再地面站接收, 进行相反的处理即可。

1.3 无线传输

无线传输部分采用5.8GHz无线传输模块TX5802模块, 该模块采用了DS直接序列扩频技术来提高系统抗干扰的能力, 适合远程数据传输。

2 总结

本文针对目前无人机图像传输系统存在的问题进行分析, 并结合目前市场的需求对无人机图像传输系统视频压缩编码算法、以及COFDM算法进行分析, 并对OFDM算法进行了仿真。

摘要：针对目前无人机通信和图像处理领域出现的清晰度低、传输距离短、功耗高等问题, 本文对无人机数字图像传输系统方案进行设计和算法仿真, 确定方案的可行性。

关键词：无人机,数字图像传输,COFDM,图像压缩编码

参考文献

[1]方水平.OFDM原理及其设备应用[J].北京工业职业技术学院学报, 2004.

[2]陶勇, 傅洪亮, 管爱红.基于OFDM技术的无线通信系统仿真与分析[J].2009.

EFD图像数据传输系统设计论文 第4篇

关键词：医学影像 图像存档与传输系统 构架

中图分类号：TP31文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0131-01

随着医学影像技术及网络技术的发展，影像学教学的方式已由传统的黑板粉笔、挂图式单向传授转向了以现代网络为中心的多媒体教学模式；图像存档与传输系统（Picture archiving communicating system，PACS）是对医学图像信息进行数字化采集、存储、管理、传输并重现的系统，它不仅可以提高临床医疗工作效率与质量，也为医学影像教学改革提供了新的平台[1]。而在PACS网络上，因为各种影像资源可以共享，可实现远程医疗、会诊及教学，因此PACS在教学中的应用也随之逐步扩大，在PACS系统基础上建立影像教学资料库、开展教学、会诊相结合的影像学实践活动，将清晰、先进的数字化教学图像快捷地运用于教学活动，也逐渐成为了各大医学院校开展影像学教学、实习的迫切要求。PACS系统以全数字化、无胶片方式采集、存储、管理及传输医学影像资料，对医学影像教学模式的转变带来了巨大影响[2]。结合我校实际提出如下具体架构：

影像教学系统WEB服务端软件：

（1）教学片导入导出：对外院或其他单位的具有教学价值的影像资料进行导入，如需将教学资料外带或借用给其他单位可以导出。

（2）公共片库管理：对教学片进行信息完善和日常维护管理。

教学片筛选分类：二次筛选以便教师针对不同学制、不同专业的班级创建专属于指定班级的教学片库。

（3）我的片库管理：教师对自己片库中的片子进行管理，可以增删，也可以修改片子的案例类型，但不能修改片子内容。

（4）教学课件管理：课件的增删改查等日常维护。

（5）片库复制：将教师自己的片库复制给其他的教师，教师再根据自己的情况进行筛选，大大减少工作量。

（6）课程管理：维护课程的章节名称，用于给教师安排课程和教学中使用。

（7）计算机管理：维护计算机的基础信息，在教学过程中与学生绑定，便于对电脑8.进行管理，同时可防止教学过程中学生之间互相抄袭。

（9）教师管理：维护教师的基础信息（包含用户名 简拼 性别 年龄 真实姓名 学历 科室 职称 职务 角色等信息）。

（10）专业管理：维护专业的基础信息。

（11）班级管理：维护班级的基础信息（包含班级名称 班级简拼 班级编码 所属专业 班级描述）。

（12）分组管理：将一个班级分成多个组，每组公用一台电脑。

（13）学生管理：维护学生的基础信息（包含学号、用户名、简拼、真实姓名、年龄、性别、小组、班级、专业、计算机、IP地址）。

（14）学生注册：学员注册后需教师审核，教师审核后学生方可登录，学生注册可以大大减少教师的工作量。

（15）教学计划：维护教师的代课名称及所带班级。

（16）修改密码：可以修改所有用户的密码。

（17）系统设置：选片共享（即片库复制）、初始密码设置、片库存放路径等。

（18）教学片查阅：查看教学片库中的影像资料。

（19）教学课件：查看教员发布的ppt教学课件。

（20）支持通过内部网络在整个学校访问服务器端，供学生浏览课件。

影像教学系统教师端软件：

（1）教学计划管理：教员制作教学计划，设计教学目标、教学内容、重点难点等，用于教学时使用和查阅。

（2）教学实践：维护课堂实践教学的内容（教学案例和练习案例），可以给学生发布，发布过的内容，学生可以查阅（练习案例學生看不到影像所见和影像诊断）。

（3）作业批改：批阅学生的作业，可以根据作业情况给出相应等级，录入评语，如果学生作业不符合要求，教师可以打回让学生重新完成。

（4）教学片查阅：查询教学片库中的影像资料。

（5）课件浏览：通过调用BS中的课件浏览功能来查阅课件。

（6）图像处理：具备常规二维图像的处理，如缩放、翻转、测量等功能。

影像教学系统学生端软件：

（1）实践教学：接收老师安排的教学实践，通过调取患者dicom影像，可以对图像进行相关操作，查看或录入相应的影像所见和影像诊断。

（2）教学片查阅：查询教学片库中的影像资料。

（3）课件浏览：查询教员维护的教学课件。

（4）图像处理：具备常规二维图像的处理，如缩放、翻转、测量等功能。

多媒体考试系统：

（1）上传题库：系统支持EXCEL模板批量导入试题功能；支持图片文件批量上传的功能。

（2）题库管理：支持题库的在线维护功能；支持EXCEL模板批量导入功能；支持3.题库分级别分类型维护；试题支持不同的范围、不同的知识点、不同的难易等属性；试题支持图片类型；试题可以分为考试及练习等范围应用。

（4）试卷模板：系统支持试卷模板的概念，可以设定试卷的出卷组卷策略；支持试卷模板设定不同的科目范围、不同的科目级别；一个试卷模板可以生成多个试卷。

试卷管理，试卷内容管理；试卷内试题的快速浏览；不满意的试题可以重新进行手工换题；支持试卷预览功能；支持试卷导出Word模板，生成标准的Word试卷和答卷。

（5）考试管理：根据考生权限、试卷有效时间等列出考生参加考试的试卷列表；考生参加考试、答卷、交卷、查看分数等完整过程；支持考试自动倒计时，到时自动交卷；支持学员练习功能，包括做题及查看答案等功能。

（6）在线考试：随机打乱试题显示顺序，避免抄袭；控制考试页面的移出，禁止考试过程中查找答案、即时通讯等舞弊手段；防止考试中通过拷屏、复制等手段泄露试题。

（7）试卷批阅：支持系统自动阅卷（选择、判断等）及人工阅卷（填空、简答等）功能。

（8）查询统计：考试情况一览表；个人考试记录；考生综合成绩报表；试题答题正确率统计；知识点掌握情况统计。

（9）数据维护：维护出题策略、题型等基础信息。

参考文献

[1]张丽芳，赵卫，后嘉林，等.浅谈PACS系统在医学影像学教学中的应用[J].中国科教创新导刊，2011（23）：59.

卫星遥测数据系统设计论文 第5篇

1．１系统应用框架设计过程

基于遥测数据管理系统的数据需求，必须有一个数据系统中心，以数据服务系统的形式保存和处理相关用户需求，对外的数据用户主要包括综合测试系统数据比对用户、办公室数据分析用户、技术实验室数据验证用户以及其它现场数据用户，因此，基于虚拟平台的卫星数据管理与应用系统总体结构。

1．２虚拟数据系统结构

基于上文中虚拟平台的卫星数据管理与应用系统框架，本文设计了基于虚拟平台的卫星数据管理系统结构，系统共包含７个方面的内容，分别为：卫星数据设计中心、数据管理控制中心、数据判读中心、测试数据中心、仿真数据中心、远程数据中心和数据应用中心。卫星数据设计中心基础应用层面进行数据管理与应用的配置设计，为管理中心提供数据管理基础，数据管理中心对全寿命周期数据进行管理和存储，并对外提供数据服务。数据判读中心对卫星研制过程中产生的重要数据进行实时自动判读，并提供报警服务。测试数据中心是对卫星地面测试时产生的数据提供监视、判读与订阅服务的数据中心。仿真数据中心是卫星研制任务仿真验证中心验证的卫星任务、接口以及指标相关的卫星验证数据，为卫星研制提供数据支持。远程数据中心是卫星研制过程中外场测试、联试以及发射场等产生的外部数据，通过远程网络进行传输入库，保证全寿命周期数据的得到存储。数据应用中心主要对外部数据用户开发的系统数据应用软件，包括监视、统计以及相关查询分析软件。

2数据系统单元设计控制

2．１卫星数据设计中心

卫星全寿命周期数据程设计中心，主要是在卫星整星论证准备前期阶段，建立卫星全寿命周期数据业务模型，规划全寿命周期数据。系统以被设计卫星的功能模型为核心，通过建模工具，建立被设计卫星数据模型，通过该数据模型能够用系统性的工具将设计的数据模型导入到系统数据库中，进行录入，自动生成应用指令序列，送交设计执行和判读系统开展工作。系统总的功能结构划分。卫星数据设计中心完成卫星研制前期的功能项目设计与测试设计流程规划，共需研发３个软件，分别包括型号状态配置工具软件、系统管理软件、系统数据设计软件。

2．２数据管理与控制中心

卫星全寿命周期数据系统中，基础数据库管理编辑软件作为参数、指令以及应用管理配置的重要的管理软件，是卫星全寿命周期数据系统建设中的重要核心系统。该项目是在现有卫星地面测试系统上建立一个基础数据库，作为卫星数据配置信息的统一存储地。同时开发出对基础数据库进行管理的系统，以适应卫星数据多用户、长期、需求的实际情况，逐步实现卫星数据应用流程信息化、设计过程自动化，充分利用卫星数据资源，提高卫星研制的效率和质量。

2．３数据判读中心

智能判读技术对卫星在设计过程和验证过程中产生的大量实时、历史遥测数据进行处理，分析卫星海量参数信息的内在联系、变化规律，以及这些变化关系与卫星健康状态、工作状态之间的关系，从而生成与故障诊断需要的故障模式、故障诊断模型。设计过程中，故障诊断服务器接收卫星遥测数据，根据卫星遥测数据、故障模式以及故障诊断模式信息，判断卫星目前所处的状态，诊断故障机理，并将诊断结果、应急处理信息发送给多星数据管理中心管理员，给地面分析人员提出指导性建议，尽快将卫星从故障状态恢复成正常状态。

2．４测试数据中心

测试系统的ＭＴＰ接收控制台指令发送请求，并对照配置信息核对后将遥控指令数据发送到遥控前端，由前端再经测控分系统将完整的遥控帧数据通过无线信道发送到星上。ＭＴＰ接收遥测前端的遥测帧数据，并进行解析，广播完整帧数据，并接收对外的包数据、参数处理结果的订阅服务，数据库服务器接收综合测试局域网上ＵＤＰ广播帧数据，解析帧、包、参数数据，并实时入库，对外提供实时数据订阅监视、历史数据查询、统计、曲线显示功能。

2．５仿真数据中心

仿真系统是卫星研制过程不可缺少的技术验证手段。卫星平台虚拟仿真测试系统具有两种系统仿真模式：全数字仿真模式和半物理仿真模式。全数字仿真环境作为整个仿真系统任务配置和调度的核心，负责对仿真任务的配置和加载与仿真型号对应的仿真软件和星载飞行程序，负责仿真场景的设置、仿真过程的控制及提供仿真数据的显示；半物理仿真环境下，由星务主机半物理仿真设备完成星务的仿真任务，仿真系统作为星务主机的遥测遥控前端，与其他分系统全数字仿真或半物理仿真系统一起配合运行完成星务半物理仿真任务、姿轨控半物理或其他分系统的仿真任务。

2．６远程数据中心

卫星远程数据中心实时接收处理发射场区、在轨等外场区卫星数据、调度信息、视频等信息，对卫星状态进行实时监视分析。建立以远程数据控制为主、北京远程支持为辅的远程数据共享与监视模式，将外场现场下行遥测数据源码、遥控指令执行信息和视频采集数据实时传回北京，支持专家和型号设计师、测试人员实时进行数据判读，远程监视外场的技术进展，远程支持、参与外场的技术状态分析、异常问题分析以及故障处理，提高设计师和测试人员的并行工作效率。

3通讯协议设计控制

3．１以太网通信接

该接口负责按照接口协议进行整个遥测管理与应用系统的数据通信。此通信协议是一个广域网统一的数据协议，适用此系统内部７个系统模块内部的通信，还适用系统与系统之间的协议，也适用仿真测试系统全数字仿真部分。

3．２ＣＡＮ通信接口

此协议适用于半物理仿真部分的半物理设备间的协议。在小卫星的半物理仿真方式下，各仿真分系统与星务主机的通讯通过接口转换计算机采用小卫星ＣＡＮ总线通讯协议进行信。接口转换计算机采用标准１９英寸４Ｕ机箱１台，机箱内安装１块电源控制板卡、４块下位机仿真板卡和１块星务主机仿真板卡。

4设计过程基线控制

4．１设计基线确立过程控制

基线在配置管理计划中规划，在指定里程碑处创建，并与项目中的里程碑保持同步，每个基线都将接受配置管理的严格控制。设计基线是软件开发过程中的一些关键时间节点，便于检查和确认设计阶段的开发成果，同时也有利于变更控制，设计基线的确定过程如图５所示。基线是下一步开发和修改的基准和出发点。有了设计基线的规定后，就可以禁止跨越里程碑去修改设计阶段“已冻结”的工作成果。作为设计阶段的产品线应是稳定的，设计基线的规格说明应该是通过评审的，对基线的修改将严格按照变更控制要求进行。

4．２设计基线变更过程控制

设计变更控制是通过创建产品基线，在整个软件生命周期中对软件变化进行控制。变更控制的主要目的是创建一套控制软件修改的机制，保证生产符合质量标准的软件，同时保证在同一版本中的各元素可以正常工作，以确定在变更控制过程中控制什么、如何控制、谁控制变更、何时接受变更、批准和测试。

5结论

数据采集系统设计研究论文 第6篇

关键词：MSP430F5529，单片机，数据采集，LabVIEW

LabVIEW程序设计方面相对来说比较简单，但是，Lab-VIEW的使用灵活性和功能完整性也很强大。MSP430F5529单片机多路电压数据采集系统的设计，从结构上来看比较简单，此类单片机工作电压区间比较低，耗能相对较低，内部集成了许多功能模块，功能完整性比较强大。结构简单的单片机系统与LabVIEW上位机的串行通信的功能结合，增加了系统灵活性。同时，又利用了MSP430F5529的超低耗功能，降低成本，使用简便。另外，虚拟仪器除了在物理形式上实现之外，也可以实现系统内的软件、硬件资源共享。将两者结合的多路电压数据采集系统无论是从运行效率还是编程方式，都展现了强大的优势。

1数据采集系统

1．1数据采集系统需求基于LabVIEW及单片机构成的多路电压数据采集系统研究和设计，其中MSP430F5529单片机、ADC转换器组成的下位机数据采集系统实现采集电压的功能；采集到的多路电压信号被发送至LabVIEW程序功能模块进行分析和处理，并显示数据处理的结果；研究电平的转换。下位机的TTL电平转换成上位机能够接收的RS232电平。首先系统进行初始化，然后单片机通过串口进行多路数据采集，打开ADC转换器，开始转换，读取转换结果。然后发送到上位机界面，显示得到的数据处理结果。1．2数据采集系统方案设计的采集系统以上位机数据显示界面和数据采集系统实物的形式呈现，研究上位机与下位机的数据交互机制，实现数据的交互。方案：在上位机与下位机之间需要研究一个电平转换，采用MSP430系列单片机作为下位机采集模块，LabVIEW作为上位机处理模块；两个模块之间加入电平转换模块，采用的是CP2102转换芯片。此方案编程简单且方便，成本也相对较低，从整体来说也比较严谨。系统初始设计时，第一部分设计下位机单片机模块，启动A／D转换，得到的转换结果发送到单片机处理。并且加入了LCD显示模块；第二部分设计上位机LabVIEW程序处理模块，将采集到的结果上传到上位机显示。设计方案的流程图如图1所示。

2下位机采集系统设计此次设计采用

MSP430F5529Launchpad，MSP430F5529开发板内部集成A／D转换模块，多路电压采集系统下位机的重点在于A／D转换，所谓A／D转换即指模拟量等转换为数字量。MSP430F5529单片机可以自定义参考电压，此次设计的参考电压设计的是3．3V。所以本数据采集系统可采集的电压范围是0～3．3V。本设计是采集多路电压，转换的方法模式是采用转换速度较快的序列通道多次转换，提高转换速率。在程序设计里面是用ADC12CONSEQ＿3来选择采样模式。同时，定义了ADC12SHP等于1，来定义信号的来源是采样定时器。ADCMEMx存储器用来存储转换结果。此类存储器是CSTARTADDx位定义的。参考电压和通道是需要经过定义才能工作的，一般是通过ADC12MCTLx寄存器。多路电压数据采集的下位机流程图如图2所示。首先执行端口初始化，第一步便是关闭看门狗，在MSP430单片机中，主程序首先要关闭看门狗，如果不关闭看门狗，程序执行一段时间后，可能会导致程序无法运行。因为看门狗有定期重置CPU的功能。然后端口定义，ADC转换和串口通信的工作模式的初始化，之后进入中断采集数据，在有信号输入的时候才会进入中断，如果没有外部电压信号的输入不会进行中段。采集电压信号后开始转换，转换完成之后数据被传送两个方向：一是传送到LCD显示，二是发送到上位机LabVIEW程序界面显示。在AD转换的过程中是进入中断进行数据测量的，此次多路数据采集系统的下位机设计的中断标志位采用ADC12IFG寄存器设置。MSP430单片机的中断可以说是非常大的一个亮点。想要有效提高程序运行的速率，在程序中加入中断便可实现。MSP430单片机的每个片上运行后，CPU便被唤醒，此时低功耗模式是不存在的，中断完成后，CPU脱离唤醒模式。此时的单片机回到低功耗状态。在下位机串口发送方面，U-CA0CTL控制寄存器来定义了时钟源，需要通过相应的时钟源来确定波特率，此控制寄存器的第0位是USCWRST，它具有软件复位的功能，在设计中需要使它置1，那么逻辑将会在复位状态一直保持。第6到7位的UCSSEL，用来选择时钟源，时钟源选择的是AMCLK，那么UCSSEL的状态是01，此时的波特率需要求出相应的分频细数来定义，AMCLK的频率是32768Hz。跟据定义，在低频时钟的情况下，分频参数是时钟频率与波特率的比重，此次设计的波特率是9600，因此可以得出的是分频参数是3．41，所以，UCA0BR0等于3。

3显示界面上位机设计

3．1上位机LabVIEW设计此次多路电压数据采集系统的上位机LabVIEW程序流程图如图3所示。上位机的部分，首先设计了单路的电压数据采集系统，其程序框图如图4所示。上位机LabVIEW的设计首先是配置串口参数，参数的配置与下位机端要保持一致，参数配置完成后要进入while循环中的VISAREAD，读取从下位机传来的数据。单路数据采集就是直接显示电压。加入while循环的目的是使程序可以一直运行，而且是直接只运行读取缓冲区数据部分，不用每次都配置串口参数，提高了程序运行速率。3．2TTI与RS232电平转换MSP430单片机输出的L电平与上位机接收的电平不是同一种，分别为TTL和RS232。所以上位机与下位机之间需要进行转换，15V～5V指的是RS232电平逻辑1时的状态，而逻辑0的话，是在＋5V～＋15V，而TTL电平逻辑0在0～0．8V之间，逻辑1在2．4V～5V之间，所以在TTL电平与RS232之间，需要进行正负逻辑的转换。在此次设计中选用的是主要由CP2102转换芯片构成的转换模块。同时里面也集成了MAX2485和MAX232通信芯片。CP2102是一种品质较好，工作比较稳定的且性能强大的转换芯片。整个转换模块体积小，便于移动。此次设计用MSP430F5529专门用于串口发送的P3．3口与RX引脚连接。如图5所示。CP2102的RX引脚专门用来接收TTL电平。CP2102的另一端与电脑相连，打开上位机LabVIEW程序，串口信息配置好之后，便可以显示采集的电压数据。

4多路电压数据采集系统测试

为了便于系统能够成功采集数据，采集的电压采取就近原则，直接采集单片机管脚电压，此次测试三次电压分别为：3．3V电源管脚电压、普通管脚电压（1．78V）以及GND管脚电压（0V）。由于误差作用，系统不能准确测到3．3V，以及3．3V会对旁边线路产生影响，所以第二路电压信号会从1．78V拉高到2．76V，第三路接地，所以是0．00V。除去显示结果以外，增加了波形显示，使采集到的电压变化变得一目了然。此外加入了串口工作灯指示，在串口正常工作的情况下，串口灯是绿色，在串口工作异常的情况下，串口灯是红色。改变某一路电压后，把第三路采集电压的管脚从接地端拔了下来，悬空时的电压是1．78V，同样会被3．3V的电压拉高，电压的变化直接在上位机界面呈现出来，直观明了，如图7所示。波形显示的坐标是可以自动变换的，根据数据的大小智能变换，改变采集管脚的电压后，如图8所示。

5结束语

基于MSP430F5529和LabVIEW进行多路电压数据采集系统，实际应用的结果，下位机与上位机的通信功能正常，操作也非常简单方便，完成了设计之初的要求，可以实现的功能有：①采集三路0V～3．3V的电压；②采集到的电压在LCD屏显示；③采集到的电压上传至LabVIEW上位机数据采集编写模块显示；④上位机LabVIEW界面显示电压数据及电压波形。研究并实现了MSP430F5529单片机的数据采集及处理、ADC转换、TTL电平转RS232电平、上位机与下位机之间的串口通信。同时，此次设计也存在些许不足：①只能采集三路数据；②不能调取历史采集数据。

参考文献

［1］陈美玉．基于单片机及LabVIEW的多路数据采集系统设计［J］．企业技术开发，2017，36（1）：69－71

［2］王克胜．系统软件设计及控制分析［J］．科技与企业，2013（4）：81－81

［3］段新燕．单片机液晶显示系统的设计［J］．电子科技，2012，25（8）：13