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数据采集系统在现代工业中发挥着非常重要的作用,但传统的数据采集系统获取现场数据的方法效率低、误差大、难以输入计算机,并且这些方法原来大多采用有线网络或短距离无线网络等通信方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的场合,尤其是在一些分散的、无人值守、环境恶劣的工业现场,传统的数据采集系统已经很难满足现代工业的要求,因此,在此基础上,本文提出了一种基于嵌入式Linux操作系统和GPRS无线通信技术的数据采集系统。
本文首先对数据采集系统、无线通信技术、嵌入式系统做了概括性的描述。
其次,为了开发一套功能强大的数据采集系统,根据嵌入式系统的开发流程,本文以PC104-1481主板为核心,并通过对其它设备的选型和外围电路的设计,搭建起了一套嵌入式数据采集系统的硬件平台。通过嵌入式Linux操作系统在PC104-1481主板上的实现构建起了嵌入式数据采集系统的软件平台,并对编译器、编辑器和调试工具进行了选择,为开发一套完整的嵌入式数据采集系统做好了准备工作。
然后在此硬、软件平台的基础上,本文详细对采集过程的应用程序进行了设计,首先通过对Linux系统驱动程序的介绍,分析了数据是如何从硬件端口传送给内核空间的,又是如何从内核空间传送给用户空间的,并在此基础上对采样模块进行了详细的设计,包括采样模块初始化、接口函数的设计和对中断的处理等。接着当用户空间接收到采集的数据后,本文又采用了自适应中值加权均值滤波算法对数据进行滤波,并进行了仿真试验,从结果可以看出这种算法与普通中值和普通均值滤波相比具有更好的滤波效果。
最后,本文在Linux系统中对无线通信模块进行了设计,包括对GPRS无线通信技术进行了简单的介绍,对GPRS无线通信技术的TCP/IP协议的SOCKET套接字进行设计,并通过对控制脚本的说明与设计,在Linux系统中实现了GPRS无线通信技术。
在论文的结尾,通过对系统的总体测试,表明该系统良好的实现了数据采集和传输的工作,实现了预期的目标。值得说明的一点,本系统不单适用于某一工业领域,而且可以通过对软件的调整使其适用于大多数领域,尤其是对那些工作环境恶劣,稳定性要求高的工业现场。