摘要：随着社会的不断发展，科学技术也在不断进步，人们对于数据采集的精确度的要求也越来越高，所以VB的最新技术也随之提高。尤其是高级别性能的数据信号的出现，使得传统的数据采集系统已经不能适用于现在的采集需要，现在的数据采集系统需要更高端的技术。研究设计了基于VB技术的智能数据采集系统，并从此研究中给出了智能数据采集系统的硬件电路，采用VB无线传感器网络，实时采集参数。数据采集的多个设备还可以通过无线联网进行连接，逐步形成可能实现远程控制的数据采集系统。通过该系统可为通信数据的智能采集提供可行性方案。

　　关键词：VB；通信数据；采集系统

　　0引言

　　通信技术以及互联网的快速发展，使得互联网网络的建设规模无论是在速度的提升上，还是在规模的扩大上都得到了很大促进[1]。因此，设计了一个能够实时采集和处理的通信数据采集系统，并根据时代的要求，设计了一个用VB控制和完成前端通信数据采集模块的系统。VB的主要设计模块包括图形用户界面和应用开发系统[2]。通过VB无线传感器网络进行系统开发可利于将DAO、RDO、ADO与数据库建立连接，同时也为LiveX控件的建立提供便利，能够更加高效地进行应用程序的开发[3]。利用VB提供的intergroup，可以快速建立应用程序。

　　1系统结构

　　通过将传统通信数据采集系统框架进行具体分析研究，并且以此作为基础，最终根据实际需求采用VB方法完成通信数据采集系统的设计。通信数据采集与处理系统又可以具体划分为数据采集、数据处理及数据输出[4]。通信数据采集系统通常由数据传感器完成，而后续关于数据的处理和输出主要需要依靠VB模块及外部模块实现[5]。系统中的3种模块还可分为几大功能模块，如图1所示。

　　(1)通信数据传感器模块：将光信号转换为电信号，并用句子信号输出分类数据。

　　(2)实时数据采集模块：主要对数据传感器中输出的信号进行采集。由于现代通信信号主要分为两种，分为为模拟信号和数字信号，如采集到模拟信号还需要进行数模转换。

　　(3)智能数据缓存模块：主要负责采集完毕数据的存储。为便于系统运行，可连接多个数据缓存模块以提高数据存储效率。

　　(4)数据预处理模块：主要对采集后的数据进行预处理工作。

　　(5)高端数据处理模块：主要是对经过预处理的数据进行再次处理。

　　(6)数据缓存处理模块：主要是为提升数据存储效率，避免数据拥堵的模块，即对下次需要处理的数据进行缓存。

　　2通信数据采集系统

　　2.1系统组成

　　通信数据采集系统可以对正在进行的高速运行的数据进行采集，并可以将数据保存下来，通过捕捉到的通信数据信息，可以分析数据的运行状态和运行规律。

　　通信数据采集系统由图形用户界面(GUI)和快速应用开发(RAD)系统组成，主要用于数据采集和数据处理[6]。数据采集部分包括主控设备FPGA定时驱动器，其作用于通知通信数据传感器采集通信数据并将传感器光信号转换为电信号[7]。数据处理包括FPGA对传感器采集的通信数据信息进行预处理，然后对预处理后的数据信号进行缓冲存储，最终实现实时显示。

　　2.2系统架构

　　本文所研究的通信数据的采集系统采集数据时会利用接口端将数据传输至上位机，还有部分系统采用数据采集卡将数据导入至上位机中[8]。利用上位机对数据进行显示和数据处理操作。这种结构的优点是PC机的车载技术相对成熟，计算机具有巨大的资源和大量的存储数据。然而，由于整个系统使用分立元件，而且通信数据的传输速度很慢，因此无法实现高效率。

　　随着高速通信数据采集技术的发展，嵌入式技术在通信数据采集系统中的应用越来越普遍[9]。本系统设计的通信数据采集系统集数据处理和存储于一体，系统集成度高，数据传输速度快。

　　3系统VB功能实现及算法优化

　　3.1设计方法与流程

　　对于VB设计，它通常可以分为几个过程，即硬件语言代码输入、代码模拟、合成、合成后模拟和实现[10]。布局布线后的模拟、下载、调试等设计步骤如图2所示。目前可以采用的信息输入方式有两种，其中一种是直接输入波形信息，而另一种是通过编写TestBench来验证信息。因为这个波形最终的目的是服务于使用者，所以最后的输入波形可以是所需要的测试波形，而这种波形可以运用编辑器生成[11]。可以通过Verilog HDL编写测试代码的这个方法来完成TestBench的编写，通过这种办法需要测试的文件能够被准确输入到待测模块中来进行仿真模拟，通过这个模拟能够清晰地判断这个文件是否需要修正，再将这个模拟的最终结果与实际中的数据进行对比分析，就能看出这个文件是否与实际相匹配。

　　(1)电路设计输入

　　电路设计主要采用硬件描述语言(HDL)的方式完成输入。硬件描述语言输入是开发大规模逻辑模块的一种方便方法。如果想要在秒一个状态机、VB控制、总线协议这些方面做到又快又准确，那么采用HDL方法是最好的选择。HDL的优势体现在它可以在EDA的工具作用下做出不残缺的、不模糊的逻辑单元，换句话说就是使数据更完整更具体。通过HDL的方式能够更容易地做到让Top-Down的设计更简单，可以将代码进行分模块的编写，代码的移植也更方便。更让人高兴地是不会再像以前一样以器件制造的工艺的为限制，可以根据工艺的变化也随之变化。很多人不理解原理图的这种方式，其实它就像电子设计一样，他们都是以EDA为基础来编辑具有某种功能的原理图。

　　(2)数据智能功能仿真

　　很多人一提到功能仿真都是一头雾水，其实就是常说的前仿真。不是很难操作，也不难理解，就是调试输入的逻辑关系，在这个过程不需要考虑太多，因为这只是第一步进行验证。

　　(3)综合

　　将硬件描述语言编译成逻辑单元就是综合，而与门，非门，RAM或者触发器又构成了这些逻辑单元。除此之外相应的模块单元的速度和面积也可以通过这些构成模块进行得到优化，并且还能同时输出edf等格式的文件，最终得到满意的硬件设计。得到符合厂家需求的网表文件。

　　(4)数据布局布线

　　如果根据上述步骤所产生的的网表文件跟实际器件情况有差别的话，可以借助逻辑器件里面的产商的软件，通过这个软件把综合出来的网表文件装载到逻辑器件里面，把这个步骤称为实现[14]。

　　(5)时序仿真与验证

　　接下来再将延时信息放入到这个文件中，习惯将这样的仿真称为后仿真。

　　3.2预处理模块算法仿真

　　VB通信数据预处理主要就是数据压缩处理。经过A/D转换器的转化数据传感器的模拟量可以得到的数据是10 bit，而经过SRAM可以得到的数据是8 bit，而为了使数据位的匹配更加合理，还需要将10 bit的数据转化为8 bit。

　　有两种转化方式可以将这组数据转化，先用意识直接去2~9 bit，如果这时数据低于此数即为0，如果高于此数即为255。

　　这种转化方式是一种双曲变换，也是最为符合数据特征的比较理想的非线性传输变换，下面是双曲变换的公式：

　　如果想将这个公式运用到硬件电路中，由于硬件环境的限制，则只能近似地实现双曲变换算法。一般来说，如果使用乘除法的话，太过于复杂，而运用移位寄存器法操作的话就会相对简单，但是运用这种方法必须以2为整除数才能进行。所以在进行双曲公式的近似处理时，y的每段近似公式阶梯型都是以2为斜率。

　　综合考虑数据位转换规则及移位寄存器特性，通过计算可以得到近似公式为：

　　其实以上函数就是一个简单的选择器，通过位移操作就能够实现这个选择器。再运用Matlab对线性处理、双曲变化及拟合双曲变换这3种算法进行仿真，最后就可以算出具体的数据结果。这个数据结果是十分具体的，有利于数据的压缩处理，得到最优化的数据。

　　除了预处理数据，在处理这个数据的同时不仅涉及到了简单选择器这个方面，还涉及了其他一些高级处理算法。

　　3.3数据通信协议与层次

　　两个用户之间的通信可以通过简单的终端、传输通道以及交换设备实现。虽然说这种操作简单，但是如果想要保证系统完全自动化地运行，那么就必须事先做出一些规定，这些“规定”通信双方都需要执行，将这些“规定”称为通信协议。

　　通信协议的基本要素包括以下几个方面：

　　(1)语法规定，即通信双方(或多方)之间数据传输的格式、码型以及信号电平等；

　　(2)语义规定，即通信双方(或多方)规定他们之间要传输怎样的控制信息以及执行如何的动作等；

　　(3)时序规定，即通信双方(或多方)之间执行事件的顺序，传输数据的匹配等问题。

　　3.4网络通信

　　VB具有强大的网络功能。利用VB的WINSOCK空间，可以有效地将任意两个IP地址进行数据上的连接。再运用UDP或TCP交换数据，并在分布式通信系统中使用。远程通信很容易实现。

　　可以通过TCP连接到额远程计算机。通过这种方式连接可以实现相连发的计算机之间的相互转换。能够传输任何数据。但是如果网络中的接收器是错误的，那么是无法接受数据的，这是因为TCP协议需要通过正确的网络建立连接。当数据被发送时，它将被自动重新传输，并且使用该协议可以确认传输结果。网络中的接收器是错误的用户数据报协议(UDP)是一种数据无连接协议。如果要传输数据，首先要设置接收计算机的Loa⁃calPort属性，然后简单地将RemoteHost设置为接收计算机的Internet地址，并将RemotePort设置为与接收计算机的LoacalPort属性相同的端口。调用SendData方法发送信息，接收计算机使用GetData获取DataArrival事件中的信息。

　　还有一些核心模块化系统组件和服务，其功能如表1所示。

　　4 VB同步采集测试

　　VB同步采集测试主要是测试GUI和RAD中的任意通道的信号幅度的一致性、相位一致性，模拟信号在经过模数转换之后就会转变为数字信号，这样的数字信号是无法通过传统的数字示波器、相位测试仪等一起来检测同步一致性的情况，这时候就需要把一个已知的信号一分为二，这个原理听起来很难，其实就是首先利用发射信号源产生一个已知的测试信号，这时候就需要把一个已知的信号将其一分为二，然后再将任意两通道的数据段连接，通过F连接到任意两通道的输入端，再通过FPGA中的CHIPSCOPE软件来实时观察信号的采集结构。

　　图3所示的是CHIPSCOPE采集到的两路同步测试数据，由图可知，两路采集信号的幅度、相位上是完全相同的，为了使这个结果更加精确，一共是任意的抽取了10组VB采集信号的波形，然后再利用CHIPSCOPE这个软件将采集到的两路数据转换为PRN的格式，最后再利用MATLAB软件将采集到的两路数据导入，结合精密的计算，最终所得的结果如表2所示。通过此表的测试结果可以得知，这两个通道之间的采集信号的幅度一致性、相位一致性都满足最开始设计的要求。

　　5结束语

　　本文完成了基于VB的通信数据采集系统的设计，包括通信数据采集模块、系统存储模块、数据显示模块、外围接口模块、电源模块和VB核心控制器模块。通过这些模块可以清晰地看到VB系统的优势，VB可以提供快速应用程序开发(RAD)系统，支持图形用户界面(GUI)系统，可通过DAO、RDO、ADO进行方便地数据库连接访问，并支持Active X空间快速创建功能。这是VB与其他的设计系统相比，无可比拟的优势。基于此，将VB作为软件开发的主要语言工具，不仅让混乱代码变得整齐，可以从最开始的时候就避免这个问题。这样就会省掉反复改写代码的麻烦，可以做到省时省力地编写语言程序。

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