基于数据压缩处理算法的数据采集与监控系统的研究

摘要

目前,在以嵌入式系统为核心的数据采集系统中,数据存储是一项关键技术。尤其对于实时性高,数据采集量大,并且需要长时间工作于采集现场的数据采集系统来说,数据采集的高效性、保持性和稳定性必须得到保证。因此,如果能将高速大容量硬盘应用到数据采集系统中,并采用先进的数据处理压缩技术,则可大大的提高数据存储容量,降低存储成本,而且还提高了系统的实时远距离传输速率。基于此,本文以温度数据检测为例,将该技术应用到温度测控领域中,将大量采集到的温度数据存储起来,可以方便地进行分析、处理和远程传输,更便于对以后的工作作出预期和调整。本文以32位ARM微处理器和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ为硬、软件核心,构建了一套基于以太网通信的嵌入式温度数据采集与控制系统,并融入了先进的数据处理压缩技术。根据系统采集数据的精度要求,采用了无损压缩技术,并且针对本系统的特点,将预测编码与LZ77字典法结合在一起,得到了一种新的数据压缩方法。并对此算法实现的功能进行了C语言编程,程序被植入嵌入式系统当中。此算法的实现大大的提高了数据的存储效率和传输效率。极大的提高了本系统的性能。最后为了方便技术管理人员的在线监测,本文编写了HTTP客户端监控软件,使本系统具备Internet通讯和监控功能,同时还给出了系统运行过程中选取的图例,较好地证明了系统功能的实现效果。

目录

致谢

摘要

Abstract

1.绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 嵌入式系统概述

1.2.1 嵌入式系统定义

1.2.2 嵌入式系统的组成

1.2.3 嵌入式系统的发展趋势

1.3 本文的主要任务

1.4 本章小结

2.数据采集系统中的数据压缩算法设计

2.1 数据压缩概述

2.1.1 数据压缩基本概念

2.1.2 数据压缩的基本方法

2.2 数据压缩技术应用

2.2.1 预测编码

2.2.2 LZ77编码

2.2.3 LZSS算法

2.3 压缩流程图

2.4 实验结果

2.5 本章小结

3.应用系统功能的硬件实现

3.1 系统硬件平台的总体设计

3.2 硬件平台的主要功能模块实现

3.2.1 存储模块设计

3.2.2 数据采集模块设计

3.2.3 SD卡存储板的设计

3.2.4 网络接口电路

3.3 硬件平台的调试

3.4 本章小结

4.应用系统功能的软件实现

4.1 软件平台总体结构

4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植

4.2.1 μC/OS-Ⅱ操作系统的内核分析

4.2.2 μC/OS-Ⅱ的结构以及与硬件的关系

4.2.3 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植步骤

4.3 本章小结

5.应用程序与图形用户界面的实现

5.1 应用系统程序的开发

5.1.1 温度传感器的软件设计

5.1.2 DS18B20数据处理模块

5.1.3 时钟模块的软件设计

5.1.4 TCP/IP协议栈模块

5.1.5 监控模块

5.2 图形用户界面接口μC/GUI的实现

5.2.1 μC/GUI的结构

5.2.2 μC/GUI的移植

5.2.3 μC/GUI的图形界面设计

5.2.4 建立GUI内核接口函数

5.3 本章小结

6.应用系统仿真结果及功能实现

6.1 实验数据的检测与仿真

6.2 应用系统功能的实现

6.3 本章小结

结论

参考文献

附录A

附录B

作者简历

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