水下运载重量和空间限制，数据采集系统电路面积也要求尽量小。为了海上布放方便，设计时也应尽可能实现设备小型化。事实证明，海上布放时强烈冲击和意外碰撞在所难免，体积较小和重量较轻设备具有明显布放可操作性。目前较为成熟嵌入式数据采集解决方案有两种种是采用嵌入式哈尔滨工程大学硕士学位论文构成数据采集记录系统，具有可靠性高，技术成熟，开发难度低等特点，其功耗般在之间另种是利用等处理器构成嵌入式数据采集系统，这种结构嵌入式微处理器将整个计算机系统或者部分集成到块芯片中，在芯片内部集成各种功能和外设，与其它数据采集系统相比，其最大特点是单片化，使实现同样功能时系统体积大大减小。处理器体积小功耗低和高性能特点完全符合本数据采集系统要求操作系统是种嵌入式实时操作系统，其微内核具有任务间切换时间短，中断延迟小，网络流量大等特点，同时是个具有较高性能标。本人完全意识到本声明法律结果由本人承担。作者签字卫率日期例年乡月兽日哈尔滨工程大学硕士学位论文第章绪论论文背景和意义数据采集是将被测对象各种参量物理量化学量生物量等通过各种传感元件做适当转换之后，再经过信号调理采样量化编码传输等步骤，送到控制器进行数据处理或存储记录过程用于数据采集成套设备称为数据采集系统。数据采集技术是信息获取主要手段，它随着微电子技术和计算机技术进步得到迅速发展。无线电信号在空气介质中传输速度快，频带宽，故无论用于探测和通信均有较好性能。然而无线电波在水介质中衰减系数与作用距离高次方成正比，因此衰减很大，通常仅有几米作用距离。而声波则可以在水中进行有效传播，是进行水中目标探测和通信可靠手段。声纳就是利用声波特性进行工作水声设备，在军事国防和海洋开发等方面均有广泛应用。从上世纪年代开始，声纳系统朝低频大功率和小型化方向发展。而现代电子技术发展有力地促进了声纳系统性能提高，尤其是嵌入式技术出现，为声纳系统小型化和低功耗提供了优秀解决方案。嵌入式技术是正处于快速发展前沿技术，具有极强理论研究价值和工程实践意义。水声数据采集系统是水声信号模拟量与数字量之间转换接口，是整个声纳系统中极为重要和关键部分，水声数据采集系统性能好坏直接关系到整个水声设备性能与质量。水声环境中数据采集有其自身特点。由于信道复杂声散射信号衰减大以及环境等因素影响，从水声传感器中获得信号可能并不理想。同时，部分水声设备工作环境差，保障不易实施，并且没有更换零部件可能性，比如些声纳探测设备需要在级以上海况下工作。因此，如何在此种条件下可靠地完成工作已成为水声设备研究个重点问题。在这样背景下，设计个可靠性高功耗低实时性强嵌入式水声数据采集系统成为项非常必要任务。本设计目是为型水下测量系统提供包含串口调试功能以及网络传输功能数据采集记录装置。哈尔滨工程大学硕十学位论文数据采集系统发展数据采集系统是测量系统关键部分。从世纪年代至今，国内外数据采集技术发展变化很快。由采用模拟数字电路技术数据采集装置，到由微处理器控制数据采集系统，再到化数据采集系统，其采集种类采集精度和采集速度等都发生了很大变化。传统数据采集系统大多数由位单片机控制，并且大都将芯片存储设备等集成在个系统里，成本较低。这样系统对于简单少量数据数据采集来说可以满足要求，但对于大规模复杂工业设备，处理大量数据时候，这种由位机控制采集系统就很难满足了，并且采集速度精度等都不能有很大提高。另外，这些采集系统大都采用单固定模式进行采集，即种数据采集器只能对固定种或几种数据进行采集。因此，这种系统可移植性和扩展性较差，且数据处理能力有限。这就大大限制了其在大型复杂生产现场海量数据处理情况下应用。较近有以嵌入式为基础，以专用简单操作系统为核心嵌入式数据采集系纠到。这阶段系统主要特点是种类繁多，系统开销小，效率高，操作系统具有定兼容性和扩展性，应用软件较专业，但是通用性比较弱，用户界面不够友好，系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。现有些多通道采集系统般由个微控制器控制多个通道，利用传感器采集现场信号，通过转换器将传感器采得模拟信号转换为数字信号，然后用相应处理方法对得到数字信号进行处理。多用于要求多通道同时进行数据采集而对系统实时性要求不是太高场合。但是在这种数据采集系统中，微控制器既要负责指挥传感器转换器和其它器件工作，又要负责数据运算暂存等处理工作以及向上位机传送采集结果工作，这样来，微控制器工作量很大，而且有时候还不得不停止正在进行操作而去处理系统中出现意外。因此，这种多通道采集系统通道数比较有限，旦通道数超过个限度，系统延时时间不容忽略，系统实时性受至限带。最新出现数据采集系统是以嵌入式操作系统为标志嵌入式数据哈尔滨工程大学硕士学位论文采集系统。这阶段系统主要特点是嵌入式操作系统能运行于各种不同类型微处理器上，兼容性好，操作系统内核小，效率高并且这种数据采集系统具有高度模块化和扩展性具备文件和目录管理，设备支持，多任务，网络支持，图形窗口以及用户界面等功能同时具有大量应用程序接口以及用户界面等功能，开发应用程序简单，嵌入式应用软件丰富。最近二十多年水声数据采集技术已取得了很大进步。随着数据传输率和信息可靠性日益提高，水声数据采集系统已经能够实现实时采集，为高可靠水声数据采集提供了可能。从未来发展方向上看，数据采集系统数据采集部分应朝着强实时高精度和低功耗方向发展数据存储部分朝着大容量便携式方向发展数据传输部分朝着多通讯方式远距离数据传输方向发展。水声数据采集系统总体结构设计水声设备由于使用要求和工作环境等因素影响，其设计思想和应用特点与其他设备有明显差别。尤其是水中兵器或水下大型结构探测系统等重要军用设备，对数据采集系统要求非常严格。具体可以归结为以下几点高可靠性实时性低功耗小体积。高可靠性是顺利获取数据并分析记录及处理保证。对水声工程实践来讲，由于环境气象等条件限制，多数试验过程没有重复性，若不能可靠准确获得测量数据将带来巨大损失。在军事应用中则由于非合作目标出现随机性，对数据采集系统实时性和可靠性有更高要求。又因为水声数据采集系统要求在水下工作几个月甚至长达年时间，由于水下电能供给局限性，水下设备和传感器数据采集与处理电路需要进行低功耗设计，以达到降低电能消耗，延长使用时间目。因此，低功耗也是整个水声数据采集系统重要工作条件。另外，受水下运载重量和空间限制，数据采集系统电路面积也要求尽量小。为了海上布放方便，设计时也应尽可能实现设备小型化。事实证明，海上布放时强烈冲击和意外碰撞在所难免，体积较小和重量较轻设备具有明显布放可操作性。目前较为成熟嵌入式数据采集解决方案有两种种是采用嵌入式哈尔滨工程大学硕士学位论文构成数据采集记录系统，具有可靠性高，技术成熟，开发难度低等特点，其功耗般在之间另种是利用等处理器构成嵌入式数据采集系统，这种结构嵌入式微处理器将整个计算机系统或者部分集成到块芯片中，在芯片内部集成各种功能和外设，与其它数据采集系统相比，其最大特点是单片化，使实现同样功能时系统体积大大减小。处理器体积小功耗低和高性能特点完全符合本数据采集系统要求操作系统是种嵌入式实时操作系统，其微内核具有任务间切换时间短，中断延迟小，网络流量大等特点，同时是个具有较高性能标宰，仁术开始转换术哈尔滨工程大学硕士学位论文检查转换是否开始!检查转换是否结束返回数据经过调试之后，在输出端将看到如下输出画面，如图所示。图数据采集输出端波形图在编写应用程序时需要注意点是主函数名称不能使用，否则会与系统冲突。任务使用主函数指针作为入口指针，同个函数可以作为多个任务入口函数，但是这时候函数必须是可以重入。本章小结本章首先简要介绍了水声数据采集系统硬件结构，之后描述了嵌入式软件设计些基本原则以及软件设计模块化思想，最后详细阐述了水声数据采集系统控制程序总体设计和实际数据采集应用程序开发。以水声数据采集系统软件设计为例介绍了整体设计中如何合理设置各个任务优先级并进行调度。最后结合程序开发过程提出了些实际需要注意问题。哈尔滨工程大学硕士学位论文结论本论文主要内容为研究基于嵌入式实时操作系统和嵌入式微处理器平台开发以及在此平台上实现水声数据采集系统。具体工作内容包括将嵌入式实时操作系统移植到处理器上，为应用程序开发提供个嵌入式平台，板级支持包开发和平台外围设备驱动程序开发在此基础上实现水声数据采集功能，开发了以网络通信为数据传输手段数据采集系统。通过本论文所做工作，所得出研究成果以及结论如下为了开发高可靠水声数据采集系统控制软件，实现了向实时数据采集系统硬件平台移植，使成功地运行在嵌入式处理器上。开发出基础平台。在移植过程中，由于技术先进性，在分析体系结构和设计思路时，本人深刻领会到了嵌入式操作系统与硬件系统两者之间对立与统关系本论文中水声数据采集系统采用了目前性能较高嵌入式处理器，针对数据采集系统应用需求充分发挥众多优势，在高速工作频率下，实现了串口以及网络接口驱动。由于处理器以及实时操作系统优势，保证了系统可靠性实时性稳定性以及低功耗。系统在设计时，充分考虑了自我升级能力，留有扩展空间在平台上完成数据采集系统外围设备驱动程序开发，为上层应用程序提供了清晰标准接口，也使得应用程序后续开发变得更加容易通过对水声数据采集系统调试表明，基于平台水声数据采集系统可以有效地实现水声信号采集，并且在采集时能顺利完成各个任务之间通信。虽然本文中所实现嵌入式平台已经达到了预期指标，但还有部分功能值得进步改进和完善。哈尔滨工程大学硕士学位论文暑眚宣鲁宣昌宣本论文是针对高可靠水声数据采集系统而设计嵌入式操作系统平台方案，初衷是希望为目前综合复杂数据采集应用系统开发需求提供个快速有效设计平台，基于这个高可靠性嵌入式系统平台进行特殊必要扩展或裁减即可满足多种应用需求，从而简化整个数据采集系统设计复杂性并且有效地减少重复设计。为这个想法实现提供了可能，在这个平台上设计软件，能实现高可靠实时系统。随着科学技术不断发展，新技术出现，嵌入式平台结合实时操作系统设计思想和方法也在不断发展，高可靠水声数据采集系统研究还需要更加深入下去，并在系统功能扩展和测量精度上进步提高。哈尔滨工程大学硕士学位论文参考文献肖忠祥数据采集原理西北工业大学出版社，页曾显拴嵌入式系统在多通道高速数据采集器中应用哈尔滨工程大学硕士学位论文，页李忠民，杨刚，顾亦然，刘尚军嵌入式实践教程北京航空航天大学出版社，页页，页陈智育，温彦军，陈琪程序开发实践人民邮电出版社，卜页，页，页孔祥营，柏桂枝嵌入式实时操作系统及其开发环境中国电力出版社，页廖日坤编著嵌入式应用开发技术白金手册中国电力出版社，页周立功等编著嵌入式系统基础教程北京航空航天大学出版社，页王学龙编著嵌入式系统开发与应用人民邮电出版社，页周启平，张杨下设备驱动程序及开发指南中国电力出版社，页，页，页，页陈翌，田捷，王金刚嵌入式软件开发技术国防工业出版社，页刘尉悦，