基于多线程的网络化数据采集系统软件设计

测控

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《测控技术》2005年第24卷第3期

文章编号：1000–8829（2005）03–0052–04

基于多线程的网络化数据采集系统软件设计

Software Design of Networked Data Acquisition System Based on Multi-Thread

（国防科技大学 机电工程与自动化学院，湖南 长沙 410073） 程晓畅，王跃科，潘仲明

摘要：简要介绍了以PC104为核心的网络化数据采集系统的工作原理及其软件工作流程，详细分析了系统中担当网络数据传输任务的PC104模块及其软件设计的重要地位。根据系统的工作模式，阐述了PC104软件的设计目标并提出了其多线程解决方案。实践证明，Windows9x操作系统的多线程机制及其线程间的同步技术能有效保证网络化数据采集系统安全可靠地运行。

关键词：网络化测试系统；PC104；多线程；线程同步中图分类号：TN334 文献标识码：B

Abstract: The work principle of networked data acquisition system based on PC104 and its software work diagram are introduced. PC104 module，which acts as data transfer in the system，and the importance of its software design are analyzed. Then the design object of PC104 software and its multi-thread resolution are presented based on the system working mode. It proves that the multi-thread mechanism of Windows9x OS and the technology of synchronization in multi-thread can ensure effectively that the networked data acquisition system can run safely and reliably. Key words: networked test system；PC104；multi-thread; synchronization in multi-thread

在一些测试环境恶劣的情况下，如封闭的核实验室、风洞等，必须经过远程控制才能进行测试[1]。随着计算机技术、网络技术与通信技术的高速发展与广泛应用，出现了将自动测试技术、计算机技术和通信技收稿日期：2004–09–07 作者简介：程晓畅（1978—），男，河南周口人，博士生，主要从事数据采集与数字化测试技术方面的研究；王跃科（1957—），男，河南灵宝人，工学博士，教授，博士生导师，主要从事数字化测试技术和通信技术的研究。

术相结合的时机，网络化测试系统的研究受到了广泛关注。

测试设备的网络接入功能可由一些嵌入式系统模块来担任。嵌入式系统模块如PC104在装入Windows9x操作系统的情况下，利用操作系统对TCP/IP协议的支持特性，可以简单地实现测试设备和外部PC机的网络通信功能。但是，通信控制模块既要对用户发送的操作命令迅速做出反应，又要将采集数据正确及时地传送到PC机，这就要求通信控制模块软件对网络中的双向数据流进行有序和有效的管理。而利用Windows操作系统的多线程机制和线程间的同步技术，可以有效地保证以PC104为核心的网络化数据采集系统安全可靠地运行。

1 网络化数据采集系统工作原理

网络化数据采集系统的工作原理框图如图1所示。该采集系统由6个数据采集模块（每模块4通道，共24通道，采样频率为100 kHz）、通信控制模块（PC104模块和主DSP）和PC机组成。数据采集模块主要完成对测试信号的调理、采集、处理等功能。通信控制模块位于整个系统的中间层，是连接测试用户与数据采集模块的神经枢纽，其对内负责板卡检测、ID分配、命令分发等管理数据采集模块的任务，对外通过自身的网络接口将机内大量采集数据传送给PC机。PC机与通信控制模块进行网络连接后，监控整个仪器的工作状态，并将测试结果表示为人们可方便观测的形式，如终端显示、绘图仪、打印机等。

系统中担当仪器与PC机之间网络数据传输任务的是PC104模块。PC104模块（其核心芯片是486DX66 CPU）功耗低，结构独特，外围设备（显示控制、磁盘控制、通信控制、网络控制）接口齐全，所以在嵌入式系统中得到了越来越广泛的应用。PC104模块与PC机软、硬件完全兼容，因此可以利用现有的较丰富和成熟的软、硬件开发方法及工具、设计知识等资源，为系统的软、硬件设计提供良好的开发环境。