工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机....pdf

工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用2008年第4期总52期
MMatatllababxPxPCCTTarargegett实时数据采集平台研究
吉智,何凤有,窦春雨
吉智吉智吉智,何凤有,何凤有,何凤有,窦,窦,窦春雨春雨春雨
1中国矿业大学;2徐州工业职业技术学院
3中国人民解放军工程兵指挥学院江苏徐州221000
摘要本文对基于PC机的数据采集系统几种常见的技术方案进行了对比分析,研究了基于MatlabxPCTarget
的实时数据采集系统技术方案,搭建了实验平台,利用个典型数据采集实例测试了方案的可行性。研究表明该
方案在科学研究和中小规模工程中具有较高的应用价值。
关键词数据采集;计算机仿真;实时系统
1引言
MATLAB作为种科学研究和工程计算软件发展相当迅速,目前已经在数值运算、控制理论、信号处
理、系统辨识等领域获得了极为广泛的应用。但随着技术的发展,有些领域人们已经不满足于纯软件
的仿真和模拟研究了,更希望计算机能够直接对真实的外部信号进行输入输出和分析处理,因此各种
计算机数据采集系统应运而生。
基于PC机的数据采集系统主要有以下几种实现途径:1、针对特定的采集板卡采用高级语言调用相
应的函数,自行开发数据采集软件。这种方法代码效率高,需要开发人员具备定的编程经验,但代码可
移植性差,开发效率低,难以实现复杂的功能和界面;2、采用通用的数据采集软件如Labview等,对支
持的板卡进行相应的配置,完成数据采集软件的图形化编程开发。这种方法简单便捷,应用很广;3、利
用MATLAB中的DataAcquisitionToolbox模块进行数据采集。这种方法虽然功能不够丰富,但不象前两种
方法存在和MATLAB的数据接口问题,有利于进步的数据处理。同时后两种方法般基于Windows平
台,因而不可避免地存在实时性问题。
Matlab的xPCTarget模块是种基于双PC机的快速原型和硬件在回路仿真平台,支持多种通用采集
板卡,工作于实时环境下,因此可以方便地应用于实时数据采集。部分通用数据采集软件如Labview虽
然也推出了双机模式的实时数据采集方案,但由于存在和Matlab的数据接口问题,增加了软件系统的复杂
性。
2系统构建
xPCTarget模块是个基于RTW的附加工具,主要应用于产品的快速原型开发、硬件在回路仿真。系
统由硬件和软件两部分组成,硬件系统包括HostPC、TargetPC、数据采集板卡、HostPC与TargetPC间
的通信设备。软件包括MATLAB、Simulink、RTW、xPCTarget、C编译器等。
图1xPCTarget实验平台
1工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用工程地质计算机应用20082008年年第第44期期总总5252期期
基于xPCTarget的实时数据采集系统采用HostPC和TargetPC分离的双机模式,实验平台见图1。
MMatatllababxPxPCCTTarargegett实时数据采集平台研究
其工作过程是在HostPC上运行Windows、MATLAB、Simulink、xPCTarget对TargetPC的通信设备进行
吉智,何凤有,窦春雨
吉智吉智吉智,何凤有,何凤有,何凤有,窦,窦,窦春雨春雨春雨
配置,生成启动软盘。搭建数据采集系统的软件模型并对数据采集设备进行相应的配置,然后利用RTW、
C编译器生成可执行的C代码。通过启动软盘将TargetPC启动到实时模式下,利用串口或以太网将可执
1中国矿业大学;2徐州工业职业技术学院
行的C代码下载到TargetPC上实时执行。在工作过程中可以通过HostPC或TargetPC以多种方式对工作
3中国人民解放军工程兵指挥学院江苏徐州221000
过程进行控制、参数调整、数据记录和处理。采集的数据可以在HostPC中利用MATLAB直接进行分析
摘要本文对基于PC机的数据采集系统几种常见的技术方案进行了对比分析,研究了基于MatlabxPCTarget
处理,其构成见图2。
的实时数据采集系统技术方案,搭建了实验平台,利用个典型数据采集实例测试了方案的可行性。研究表明该
方案在科学研究和中小规模工程中具有较高的应用价值。
关键词数据采集;计算机仿真;实时系统
1引言
MATLAB作为种科学研究和工程计算软件发展相当迅速,目前已经在数值运算、控制理论、信号处
理、系统辨识等领域获得了极为广泛的应用。但随着技术的发展,有些领域人们已经不满足于纯软件
的仿真和模拟研究了,更希望计算机能够直接对真实的外部信号进行输入输出和分析处理,因此各种
计算机数据采集系统应运而生。
基于PC机的数据采集系统主要有以下几种实现途径:1、针对特定的采集板卡采用高级语言调用相
应的函数,自行开发数据采集软件。这种方法代码效率高,需要开发人员具备定的编程经验,但代码可
移植性差,开发效率低,难以实现复杂的功能和界面;2、采用通用的数据采集软件如Labview等,对支
持的板卡进行相应的配置,完成数据采集软件的图形化编程开发。这种方法简单便捷,应用很广;3、利
图2实验平台结构框架图3网卡配置
用MATLAB中的DataAcquisitionToolbox模块进行数据采集。这种方法虽然功能不够丰富,但不象前两种
实验平台需要两台PC机,台用作HostPC,另台用作TargetPC。通信方式有串口和以太网两种,
方法存在和MATLAB的数据接口问题,有利于进步的数据处理。同时后两种方法般基于Windows平
本文采用速度快、距离远的以太网方式。由于TargetPC软件内核驱动程序的原因,网卡必须为特定的几
台,因而不可避免地存在实时性问题。
种,具体可以参阅help文件,本例中TargetPC采用Intelpro100网卡,而HostPC可以采用操作系统支
Matlab的xPCTarget模块是种基于双PC机的快速原型和硬件在回路仿真平台,支持多种通用采集
持的任意种网卡。
板卡,工作于实时环境下,因此可以方便地应用于实时数据采集。部分通用数据采集软件如Labview虽
确保HostPC网络邻居中相应网卡已经启用,右键单击相应网卡属性常规Internet协议属性按照图3
然也推出了双机模式的实时数据采集方案,但由于存在和Matlab的数据接口问题,增加了软件系统的复杂
对网卡进行配置,TargetPC机网卡的配置方法与此类似,但IP地址的最后位和HostPC不同。计算机
性。
用双机互联型网线进行联机,按照以下方法对通信状况进行测试:在HostPC中点击开始运行CMD确定,
2系统构建
打开DOS模式,键入TargetPC的IP地址:ping196.168.0.3,观察是否能够正常收到响应。同样在TargetPC
xPCTarget模块是个基于RTW的附加工具,主要应用于产品的快速原型开发、硬件在回路仿真。系
中再次进行测试,注意应键入HostPC的IP地址,如ping196.168.0.4。
统由硬件和软件两部分组成,硬件系统包括HostPC、TargetPC、数据采集板卡、HostPC与TargetPC间
确保通信正常地情况下,在HostPC中打开MATLAB,键入xpcexplr,按照图4对TargetPC的通信
的通信设备。软件包括MATLAB、Simulink、RTW、xP