无线虚拟仪器系统中高速无线数据通信
发布时间：2021-11-26 15:03
为满足虚拟仪器高数据传输速率的要求,设计了一种结合缓冲池机制和多任务机制的无线数据传输方案。采用lwIP和网卡驱动实现无线控制器与Wi-Fi网卡的基础通信;设计缓冲池机制和多任务机制满足高速通信要求。按照该方案进行测试,数据传输稳定无误,且传输速率达到约16 Mbit/s,比顺序传输方案提高了约29%,满足了无线虚拟仪器的高速数据传输要求。
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(02)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统总体设计框图
王广君，等：无线虚拟仪器系统中高速无线数据通信109空，状态位为1表示对应数据字段为满。操作系统每次传输完成后，记录下上一次读写操作完成的缓冲池编号。数据的接收从上一次操作的缓冲池开始，依次向下检索接下来的缓冲区，满足条件即进行对应的读写操作。图2缓冲池设计框图无线数据传输流程如图3和4所示。图3数据接收任务图4数据发送任务接收数据时，依次检索缓冲池，当检测到缓冲区为空时，通过SPI发送DMA请求。当数据接收完成时，将其存入缓冲区，并更新缓冲池状态。发送数据时，依次检索缓冲池，当检测到缓冲区为满时，通过Wi-Fi接口将缓冲区的数据发送至上位机，并更新缓冲池状态。在操作SPI或Wi-Fi收发数据时，采用了DMA技术。此时，数据传输只占用数据总线而不占用CPU。利用这一特性，在此时切换至另一任务进行数据处理，可以有效提高CPU的利用率，从而提高数据传输速率。3测试结果利用由数据采集与预处理模块、无线控制模块、Wi-Fi通信模块搭建的测试平台（如图5所示）进行了数据传输测试，考察数据传输的正确性、稳定性和传输速率。测试情况通过Wireshark抓包得到。图5测试平台实物图3.1传输正确性测试对于无线数据传输而言，传输正确是最基本的要求。测试时，发送内容在0~255之间循环递增的数据包，上位机进行接收并统计。表1是数据正确性测试结果。数据传输中虽有少量丢包，但TCP丢包后的重传确保了数据传输的正确性。表1传输正确性测试发送数据包个数接收数据包个数丢包个数丢包率/%重传包个数1000100110.0011100001000110.000111000001000000003.2稳定性测试因为采用多任务和公用缓冲池的设计为系统引入了竞争冒险，所以进行数据传输稳定
检索缓冲池，当检测到缓冲区为空时，通过SPI发送DMA请求。当数据接收完成时，将其存入缓冲区，并更新缓冲池状态。发送数据时，依次检索缓冲池，当检测到缓冲区为满时，通过Wi-Fi接口将缓冲区的数据发送至上位机，并更新缓冲池状态。在操作SPI或Wi-Fi收发数据时，采用了DMA技术。此时，数据传输只占用数据总线而不占用CPU。利用这一特性，在此时切换至另一任务进行数据处理，可以有效提高CPU的利用率，从而提高数据传输速率。3测试结果利用由数据采集与预处理模块、无线控制模块、Wi-Fi通信模块搭建的测试平台（如图5所示）进行了数据传输测试，考察数据传输的正确性、稳定性和传输速率。测试情况通过Wireshark抓包得到。图5测试平台实物图3.1传输正确性测试对于无线数据传输而言，传输正确是最基本的要求。测试时，发送内容在0~255之间循环递增的数据包，上位机进行接收并统计。表1是数据正确性测试结果。数据传输中虽有少量丢包，但TCP丢包后的重传确保了数据传输的正确性。表1传输正确性测试发送数据包个数接收数据包个数丢包个数丢包率/%重传包个数1000100110.0011100001000110.000111000001000000003.2稳定性测试因为采用多任务和公用缓冲池的设计为系统引入了竞争冒险，所以进行数据传输稳定性测试尤为重要。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW和Wifi的扶梯监测通信系统设计[J]. 倪庆文,许洪华. 电子设计工程. 2018(12)
[2]电子测量技术的新发展——虚拟仪器[J]. 徐进. 信息技术. 2017(05)
[3]基于LabVIEW和ZigBee的温室智能控制系统设计[J]. 李振,时玲,关明美,周桥,聂攀. 现代电子技术. 2016(24)
[4]基于虚拟仪器的高速混合信号自动测试系统设计[J]. 俞宙,李静,魏亚峰,骆才学. 仪器仪表学报. 2016(S1)
[5]基于WiFi和虚拟仪器的噪声监测系统的设计[J]. 尹晓琦,朱全银. 计算机测量与控制. 2015(12)
[6]基于虚拟仪器的网络测控技术的研究[J]. 段立峰. 电子设计工程. 2015(18)
[7]基于μC/OS-Ⅱ和LwIP的嵌入式Web服务器实现[J]. 杨俊,吕建平,徐峰柳. 电气自动化. 2011(03)
[8]基于虚拟仪器和蓝牙技术的无线测试系统研究[J]. 揭琳锋,周建国,樊鹏,苏俊,王雷鹏. 电子测量技术. 2010(06)
[9]基于多线程与缓冲池的WebGIS数据传输[J]. 王江鹏,李先国. 计算机工程. 2010(04)
[10]基于单片机系统采用DMA块传输方式实现高速数据采集[J]. 刘先昆,潘红兵,纪圣谋,王勇,徐健健. 电子技术应用. 2000(07)
本文编号：3520393
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(02)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统总体设计框图
王广君，等：无线虚拟仪器系统中高速无线数据通信109空，状态位为1表示对应数据字段为满。操作系统每次传输完成后，记录下上一次读写操作完成的缓冲池编号。数据的接收从上一次操作的缓冲池开始，依次向下检索接下来的缓冲区，满足条件即进行对应的读写操作。图2缓冲池设计框图无线数据传输流程如图3和4所示。图3数据接收任务图4数据发送任务接收数据时，依次检索缓冲池，当检测到缓冲区为空时，通过SPI发送DMA请求。当数据接收完成时，将其存入缓冲区，并更新缓冲池状态。发送数据时，依次检索缓冲池，当检测到缓冲区为满时，通过Wi-Fi接口将缓冲区的数据发送至上位机，并更新缓冲池状态。在操作SPI或Wi-Fi收发数据时，采用了DMA技术。此时，数据传输只占用数据总线而不占用CPU。利用这一特性，在此时切换至另一任务进行数据处理，可以有效提高CPU的利用率，从而提高数据传输速率。3测试结果利用由数据采集与预处理模块、无线控制模块、Wi-Fi通信模块搭建的测试平台（如图5所示）进行了数据传输测试，考察数据传输的正确性、稳定性和传输速率。测试情况通过Wireshark抓包得到。图5测试平台实物图3.1传输正确性测试对于无线数据传输而言，传输正确是最基本的要求。测试时，发送内容在0~255之间循环递增的数据包，上位机进行接收并统计。表1是数据正确性测试结果。数据传输中虽有少量丢包，但TCP丢包后的重传确保了数据传输的正确性。表1传输正确性测试发送数据包个数接收数据包个数丢包个数丢包率/%重传包个数1000100110.0011100001000110.000111000001000000003.2稳定性测试因为采用多任务和公用缓冲池的设计为系统引入了竞争冒险，所以进行数据传输稳定
检索缓冲池，当检测到缓冲区为空时，通过SPI发送DMA请求。当数据接收完成时，将其存入缓冲区，并更新缓冲池状态。发送数据时，依次检索缓冲池，当检测到缓冲区为满时，通过Wi-Fi接口将缓冲区的数据发送至上位机，并更新缓冲池状态。在操作SPI或Wi-Fi收发数据时，采用了DMA技术。此时，数据传输只占用数据总线而不占用CPU。利用这一特性，在此时切换至另一任务进行数据处理，可以有效提高CPU的利用率，从而提高数据传输速率。3测试结果利用由数据采集与预处理模块、无线控制模块、Wi-Fi通信模块搭建的测试平台（如图5所示）进行了数据传输测试，考察数据传输的正确性、稳定性和传输速率。测试情况通过Wireshark抓包得到。图5测试平台实物图3.1传输正确性测试对于无线数据传输而言，传输正确是最基本的要求。测试时，发送内容在0~255之间循环递增的数据包，上位机进行接收并统计。表1是数据正确性测试结果。数据传输中虽有少量丢包，但TCP丢包后的重传确保了数据传输的正确性。表1传输正确性测试发送数据包个数接收数据包个数丢包个数丢包率/%重传包个数1000100110.0011100001000110.000111000001000000003.2稳定性测试因为采用多任务和公用缓冲池的设计为系统引入了竞争冒险，所以进行数据传输稳定性测试尤为重要。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW和Wifi的扶梯监测通信系统设计[J]. 倪庆文,许洪华. 电子设计工程. 2018(12)
[2]电子测量技术的新发展——虚拟仪器[J]. 徐进. 信息技术. 2017(05)
[3]基于LabVIEW和ZigBee的温室智能控制系统设计[J]. 李振,时玲,关明美,周桥,聂攀. 现代电子技术. 2016(24)
[4]基于虚拟仪器的高速混合信号自动测试系统设计[J]. 俞宙,李静,魏亚峰,骆才学. 仪器仪表学报. 2016(S1)
[5]基于WiFi和虚拟仪器的噪声监测系统的设计[J]. 尹晓琦,朱全银. 计算机测量与控制. 2015(12)
[6]基于虚拟仪器的网络测控技术的研究[J]. 段立峰. 电子设计工程. 2015(18)
[7]基于μC/OS-Ⅱ和LwIP的嵌入式Web服务器实现[J]. 杨俊,吕建平,徐峰柳. 电气自动化. 2011(03)
[8]基于虚拟仪器和蓝牙技术的无线测试系统研究[J]. 揭琳锋,周建国,樊鹏,苏俊,王雷鹏. 电子测量技术. 2010(06)
[9]基于多线程与缓冲池的WebGIS数据传输[J]. 王江鹏,李先国. 计算机工程. 2010(04)
[10]基于单片机系统采用DMA块传输方式实现高速数据采集[J]. 刘先昆,潘红兵,纪圣谋,王勇,徐健健. 电子技术应用. 2000(07)
本文编号：3520393
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