基于嵌入式系统的数据采集器设计及可靠性研究

摘要

嵌入式计算机系统，即嵌入式系统是当前计算机技术发展的热门趋势。由于嵌入式系统具有低功耗、专用性强等一系列优点，使其广泛应用于工业生产和日常生活，发展前景非常可观，嵌入式技术仍是当前的研究热点。在工业生产及商业活动中，数据信息为决策、管理和控制提供了依据和指导，因此获取数据的数据采集技术显得格外重要。
　　为了获得大型公共建筑中的电能消耗情况，以便实现对能耗的监控和管理，最终达到节约能源的目的，本文设计了一个基于ARM嵌入式系统的电能能耗数据采集系统，该数据采集系统具有4路RS-485接口、2路RS-232接口、以太网接口、USB接口及模拟量和数字量输入接口等多种数据接口，能够从多达64路数字电能表中采集能耗数据，每个数字电能表均遵循行业标准 DL/T645《多功能电表通信规约》。数据采集器将采集到的数据进行协议解析处理以获得有效的能耗数据，然后经过协议转换，将有效能耗数据封装为TCP/IP数据包，最后将TCP/IP数据包经以太网发送至远程数据中心数据库服务器。为了防止网络中断造成数据包丢失，本文设计的数据采集器具有断点续传功能。实验结果显示以上功能需求均得到了实现。
　　以上均为数据采集器的功能需求实现，然而本文又对基于嵌入式系统的数据采集器的另一项非功能需求进行了研究，即系统可靠性。由于经典可靠性理论是基于普通概率论和数理统计的，侧重于考虑对象具有的随机性，忽略了对象具有的模糊性特点，且分析准确性有赖于较大的样本容量，故而不适合于分析本文的数据采集器可靠性。为此本文引入了一种新的可靠性评价方法对文中设计的数据采集器可靠性进行了评价，计算结果表明，本文设计的数据采集器具有较高的可靠性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本课题相关技术背景及发展方向

1.3 本课题主要任务

1.4 论文组织结构

1.5 本章小结

第二章 硬件平台设计及实现

2.1 数据采集器总体结构

2.2 硬件可靠性特点

2.3 数据采集器硬件可靠性设计

2.4 本章小结

第三章 软件系统设计与实现

3.1 软件系统可靠性及特点

3.2 嵌入式系统软件结构

3.3 数据采集器软件设计及实现

3.4 本章小结

第四章 嵌入式系统可靠性分析

4.1 嵌入式系统可靠性特点分析

4.2 嵌入式系统可靠性研究

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢