论文部分内容阅读
数据采集器是工农业生产、日常生活广泛应用的基础性装置,然而传统有线网络数据采集器却存在布线繁琐、移动性差、更新升级不便等问题。为此,本文将移动互联网技术与嵌入式系统技术结合,提出设计一种基于Android的无线网络数据采集系统。本文提出的数据采集系统具有连续采样、定时采样两大工作模式,可实现最高128KHz频率的8路模拟电压信号的调理、采集、无线传输、存储及波形显示等功能。该系统由以STM32F407处理器为核心设计的数据采集端以及基于Android系统通用硬件平台与APP软件联合开发的数据接收端两大部分构成,同时为二者的无线WiFi通信选取了相关的通信协议,设计了专用的数据帧格式。数据采集端在硬件设计上,由信号调理电路分别实现8路模拟电压信号的限幅、低通滤波、隔离放大、差分放大、比例放大、电压跟随,由以STM32F407处理器为核心的主控电路实现模拟信号的A/D转换,并以DMA方式将采样数据经SPI接口传输给W5500以太网通信电路,最后经WiFi无线路由器转发给数据接收端。数据采集端在STM32F407程序设计上,借助STM32CubeMx软件生成的STM32F4库函数实现了STM32F407处理器的主程序、初始化程序、多通道A/D转换程序、DMA中断服务程序,借助W5500以太网控制器官方库函数,实现了以太网通信程序。另外,对W5500以太网控制器官方库函数进行了改进优化,有效提高了以太网数据通信速率。数据接收端由带WiFi功能的Android系统通用硬件平台及本文设计的APP软件构成。该APP采用MVC软件架构模式,设计了注册登录、实时采集、回放采集三大工作界面,设计了多用户注册登录程序、Socket通信程序、波形显示程序、数据交互与处理程序、数据存储程序,实现多个用户的登录注册,并在Socket的TCP/IP协议通信程序下完成与数据采集端的数据交互,以及对数据采集过程以图像化用户界面方式进行无线操控、波形显示、数据文件存储并Excel表格展示数据。测试结果表明:本文设计的数据采集系统可有效实现对模拟电压信号的调理、采集、WiFi无线网络传输、存储、Excel表格展示、实时波形显示及历史数据波形回放等功能。