基于Linux的LXI功率分析模块软件设计与实现
发布时间：2021-10-16 03:09
在现代的功率测量中,测量环境越来越复杂,仪器分布越来越离散。能够对功率分析设备进行远程控制越来越重要。传统的远程控制方式通常基于C/S软件架构,一般具有良好的数据安全性和可靠性,但是连接不够灵活,多设备集成难度较大。而利用LXI标准来实现远程控制功率分析模块,则有助于缩短建立、配置和调试测试系统所需要的时间。同时利用当今分步广泛的以太网,可以大大降低测试系统的成本。本课题研究的功率分析模块是一种基于Linux平台符合LXI规范的功率分析模块。借助Linux平台对搭建服务器的良好支持,搭建了能够提供LXI C级标准功能的LXI应用服务器,使功率分析模块摆脱了距离的限制。前端利用Bootstrap等开源框架进行开发,对移动设备以及多种操作系统平台都有良好的兼容性,对不同尺寸的显示屏也具有良好的自适应性。并且,根据实际情况实现LXI应用服务器与底层功率分析软件的交互设计。同时,设计了支持传统C/S模式的软件模块,使功率分析模块在一些特殊情况下仍能提供远程操控功能。本课题的研究内容主要包括:1.实现了LXI功率分析仪的混合软件架构设计。本文利用C/S架构与B/S架构各自的优缺点,将两种架构合理...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LXI设备连接示意图
第二章LXI功率分析模块方案设计9图2-1LXI功率分析模块总体架构LXI功率分析模块首先通过电压和电流板卡采集信号；FPGA完成对ADC的采样控制，接收ADC采样数据，并对数据进行预处理存储在RAM中，供DSP读取；DSP通过EMIF接口与FPGA互连，EMIF接口是一种并行接口，可以用于数据传输和指令传输。硬件处理完信号数据后，后续处理交由软件进行。底层软件部分主要工作内容是通过多核处理器，对原始数据进行分析和运算，并将测量数据结果保存在共享内存中。测量参数的运算均在底层软件中实现。底层软件起着承上启下的作用。对下直接可以控制内核，实时调度或者同步实时器件的应用，管理多线程和硬件，实时分析和配置工作。对上抽象化了硬件层，隐藏硬件控制的实施细节，便于编程。预处理后的数据首先由DSP进行运算，算法实现的工作直接使用TI公司提供的SYS/BIOS实时操作系统来设计。目前TI推荐使用RTOS实时操作系统统一来管理和配置DSP和ARM，RTOS系统是一个性能强大的用于嵌入式设备的实时操作系统，它包括了SYS/BIOS组件、Instumentation(UIA)组件、IPC、Drivers等多个组件。因此底层软件的设计使用TI的RTOS实时操作系统来实现。底层部分软件的设计将在2.2节进一步阐述。对数据进行相关处理和运算（如FFT、功率分析等）后，保存在存储单元。剩下的工作将是如何将这些用户需要的数据及控制设备的方法呈现出来，也就是如何进行交互。这一部分工作交由Linux系统处理。LXI应用服务器程序运行在Linux平台上。LXI应用服务器一方面负责调用测量控制程序，实现测量相关的逻辑控制；另一方面负责与远程用户建立通讯，收发数据。这也是LXI功率分析模块核心的部分。总的来说，LXI应用服务器负责管理几乎所有与用户交互相关的工作。该部分的总体设计在2.3节进一步?
电子科技大学硕士学位论文10本课题的仪器整体架构大体可以分为四个部分：硬件部分、底层软件部分、LXI应用服务程序部分、界面层部分。如图2-2所示图2-2整体架构层次划分(1)硬件部分：主要负责对原始信号的调理、采样和预处理，以便后续运算数据；(2)底层软件：这一部分主要有两方面的工作：一方面实现的是对原始数据的运算以及算法的封装，用户无法直接进行控制和修改；另一方面实现逻辑控制、多线程的管理、对算法的调用以及底层驱动的控制等工作，同时还要为服务程序提供调用接口。(3)LXI应用服务程序部分：通过共享内存的方式访问底层软件运算出的测量数据，一方面为界面层软件提供仪器的控制接口，以及SCPI程控程序的管理等工作；另一方面完成通信的建立和协议解析等相关的工作。大部分LXI规范中的软件设计部分均在这部分实现。LXI应用服务程序的工作还需要其他服务程序的协助，如Web服务器和端口映射程序。其中Web服务器与端口映射程序在设备启动后自动运行。LXI服务器又建立了不同线程来专门处理Web请求和RPC请求，因此，又可以看作是两个相对独立的服务器，运行后，线程处于阻塞状态，视情况处理。(4)界面层部分：是直接呈现给用户的部分。这一部分实际包含两个方面：一个是LXI页面；另一个是PC客户端。html文件保存在LXI功率分析仪设备上，用户通过浏览器访问；PC客户端则需要安装在用户主机上，两者均以较为友好和便捷的方式进行人机交互。在LXI规范中，交互方式主要是以Web页面来实现，并通过SCPI指令实现程序控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于推送的煤矿WEB实时监测技术[J]. 柳波. 计算机光盘软件与应用. 2013(14)
[2]LXI仪器的通用平台研究[J]. 刘浩,于劲松,周振彪,吴海荣. 电子测量与仪器学报. 2012(02)
[3]基于IVI技术数字示波器驱动器设计[J]. 刘重围,沈艳. 微计算机信息. 2008(22)
[4]嵌入式Linux系统及其应用前景[J]. 王卓,包杰. 单片机与嵌入式系统应用. 2004(05)
[5]远程过程调用的实现、应用与问题[J]. 朱浩,徐丽,吴泉源. 计算机工程与科学. 1995(03)
硕士论文
[1]高精度功率分析仪的软件设计与实现[D]. 唐月明.电子科技大学 2019
[2]基于AngularJS的前端开发框架的设计与应用[D]. 王少丽.大连海事大学 2018
[3]LXI示波器校准仪网络控制软件的设计与实现[D]. 刘向斌.电子科技大学 2017
[4]基于Linux的LXI触发盒软件设计与实现[D]. 李哲.电子科技大学 2017
[5]基于AngularJS和Bootstrap的社区物业管理系统的设计与研究[D]. 张玉静.杭州电子科技大学 2017
[6]AngularJS前端框架与后端代码自动生成系统的设计与实现[D]. 郑杰.西南交通大学 2016
[7]基于ARM9的LXI矩阵开关的研究与实现[D]. 杨哲.西安电子科技大学 2011
[8]LXI总线协议实现与LXI-GPIB接口转换器设计[D]. 陈超.哈尔滨工业大学 2010
[9]LXI仪器接口技术的研究[D]. 尹宁宁.哈尔滨理工大学 2008
本文编号：3439028
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LXI设备连接示意图
第二章LXI功率分析模块方案设计9图2-1LXI功率分析模块总体架构LXI功率分析模块首先通过电压和电流板卡采集信号；FPGA完成对ADC的采样控制，接收ADC采样数据，并对数据进行预处理存储在RAM中，供DSP读取；DSP通过EMIF接口与FPGA互连，EMIF接口是一种并行接口，可以用于数据传输和指令传输。硬件处理完信号数据后，后续处理交由软件进行。底层软件部分主要工作内容是通过多核处理器，对原始数据进行分析和运算，并将测量数据结果保存在共享内存中。测量参数的运算均在底层软件中实现。底层软件起着承上启下的作用。对下直接可以控制内核，实时调度或者同步实时器件的应用，管理多线程和硬件，实时分析和配置工作。对上抽象化了硬件层，隐藏硬件控制的实施细节，便于编程。预处理后的数据首先由DSP进行运算，算法实现的工作直接使用TI公司提供的SYS/BIOS实时操作系统来设计。目前TI推荐使用RTOS实时操作系统统一来管理和配置DSP和ARM，RTOS系统是一个性能强大的用于嵌入式设备的实时操作系统，它包括了SYS/BIOS组件、Instumentation(UIA)组件、IPC、Drivers等多个组件。因此底层软件的设计使用TI的RTOS实时操作系统来实现。底层部分软件的设计将在2.2节进一步阐述。对数据进行相关处理和运算（如FFT、功率分析等）后，保存在存储单元。剩下的工作将是如何将这些用户需要的数据及控制设备的方法呈现出来，也就是如何进行交互。这一部分工作交由Linux系统处理。LXI应用服务器程序运行在Linux平台上。LXI应用服务器一方面负责调用测量控制程序，实现测量相关的逻辑控制；另一方面负责与远程用户建立通讯，收发数据。这也是LXI功率分析模块核心的部分。总的来说，LXI应用服务器负责管理几乎所有与用户交互相关的工作。该部分的总体设计在2.3节进一步?
电子科技大学硕士学位论文10本课题的仪器整体架构大体可以分为四个部分：硬件部分、底层软件部分、LXI应用服务程序部分、界面层部分。如图2-2所示图2-2整体架构层次划分(1)硬件部分：主要负责对原始信号的调理、采样和预处理，以便后续运算数据；(2)底层软件：这一部分主要有两方面的工作：一方面实现的是对原始数据的运算以及算法的封装，用户无法直接进行控制和修改；另一方面实现逻辑控制、多线程的管理、对算法的调用以及底层驱动的控制等工作，同时还要为服务程序提供调用接口。(3)LXI应用服务程序部分：通过共享内存的方式访问底层软件运算出的测量数据，一方面为界面层软件提供仪器的控制接口，以及SCPI程控程序的管理等工作；另一方面完成通信的建立和协议解析等相关的工作。大部分LXI规范中的软件设计部分均在这部分实现。LXI应用服务程序的工作还需要其他服务程序的协助，如Web服务器和端口映射程序。其中Web服务器与端口映射程序在设备启动后自动运行。LXI服务器又建立了不同线程来专门处理Web请求和RPC请求，因此，又可以看作是两个相对独立的服务器，运行后，线程处于阻塞状态，视情况处理。(4)界面层部分：是直接呈现给用户的部分。这一部分实际包含两个方面：一个是LXI页面；另一个是PC客户端。html文件保存在LXI功率分析仪设备上，用户通过浏览器访问；PC客户端则需要安装在用户主机上，两者均以较为友好和便捷的方式进行人机交互。在LXI规范中，交互方式主要是以Web页面来实现，并通过SCPI指令实现程序控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于推送的煤矿WEB实时监测技术[J]. 柳波. 计算机光盘软件与应用. 2013(14)
[2]LXI仪器的通用平台研究[J]. 刘浩,于劲松,周振彪,吴海荣. 电子测量与仪器学报. 2012(02)
[3]基于IVI技术数字示波器驱动器设计[J]. 刘重围,沈艳. 微计算机信息. 2008(22)
[4]嵌入式Linux系统及其应用前景[J]. 王卓,包杰. 单片机与嵌入式系统应用. 2004(05)
[5]远程过程调用的实现、应用与问题[J]. 朱浩,徐丽,吴泉源. 计算机工程与科学. 1995(03)
硕士论文
[1]高精度功率分析仪的软件设计与实现[D]. 唐月明.电子科技大学 2019
[2]基于AngularJS的前端开发框架的设计与应用[D]. 王少丽.大连海事大学 2018
[3]LXI示波器校准仪网络控制软件的设计与实现[D]. 刘向斌.电子科技大学 2017
[4]基于Linux的LXI触发盒软件设计与实现[D]. 李哲.电子科技大学 2017
[5]基于AngularJS和Bootstrap的社区物业管理系统的设计与研究[D]. 张玉静.杭州电子科技大学 2017
[6]AngularJS前端框架与后端代码自动生成系统的设计与实现[D]. 郑杰.西南交通大学 2016
[7]基于ARM9的LXI矩阵开关的研究与实现[D]. 杨哲.西安电子科技大学 2011
[8]LXI总线协议实现与LXI-GPIB接口转换器设计[D]. 陈超.哈尔滨工业大学 2010
[9]LXI仪器接口技术的研究[D]. 尹宁宁.哈尔滨理工大学 2008
本文编号：3439028
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