摘要：近年来，随着我国整体经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，我国各行业发展迅速。分布式数据采集系统广泛应用于安全测试、装备测试和维护等领域，其数据传输模块负责完成系统采集数据的高速传输和管理功能，是分布式数据采集系统的重要组成部分，针对分布式数据采集传输系统开展了相关设计与实现工作，具有重要的研究意义和实用价值。
关键词：分布式数据采集；传输系统
引言
科学技术的快速发展使我国快速进入科学技术现代化发展阶段。分布式传感器采集与传输在需要大范围、大规模阵列信号获取的探测等领域应用广泛，针对其中的核心内容多节点同步采集和实时传输技术开展研究，设计了基于千兆以太网的分布式采集传输系统，研究了不同节点间的主时钟同步和采样脉冲同步方法，设计并实现了分布式传感器采集传输系统。
1数据传输原理及系统功能结构
数据发送端：传输服务程序负责检测或连接网路，然后通过客户代理与数据接收端服务代理通讯确认是否可以传输数据，得到确认后调用传输控制程序进行数据传输。传输控制程序实现发送数据缓冲池与接收数据缓冲池的数据同步，同时监控整个数据传输过程。数据接收端：传输服务程序负责网路，通过服务代理与数据发送端客户代理通讯应答是否可以传输数据，发出确认后调用传输控制程序进行数据接收。传输控制程序实现发送数据缓冲池与接收数据缓冲池的数据同步，同时监控整个数据接收过程。该系统由传输配置、数据发送、数据转发、数据接收、数据传输等子系统组成。
2采集电路设计
采集电路以FPGA为核心，实现32通道ADC逻辑控制和以太网PHY数据通信，主要包括模拟信号调理、模数转换、百兆以太网物理接口、FPGA、电源管理等。32通道模拟信号进入差分运放电路进行信号调理，1片ADC同步采集1通道模拟信号，FPGA输出ADC所需时钟信号并同步接收32片ADC输出数字信号，时分复用后按照UDP-IP协议进行打包成百兆以太网数据传输。差分运放选用单电源供电的低噪声器件AD8476，ADC选用用∑-Δ型高精度低噪声器件ADS1271，百兆物理接口采用DM9000BIEP实现。采集电路输入电压为直流5V，工作电流800mA，电源管理是单电源为所有元器件供电，通过LDO转换其它所需工作电压。
3降噪设计
基于供电的低噪声数据采集系统在抑制噪声干扰方面主要考虑三点：其一是采集电路中的ADC模拟地和数字地就近接入印制板统一地层，可降低地线阻抗，从而降低ADC微分线性误差；其二是PD端采用隔离型DC-DC，减少供电链路中地线上有关频率影响，DC-DC本身开关频率为200kHz，远离采集电路工作频带；其三是采集电路网络整理发包频率与采样率保持一致，避免发包频率在地线传导和空间辐射上对输入端产生固定干扰。
4系统软件设计
（一）系统软件结构，软件设计包括MT7628AN的Linux移植、Uboot移植以及LTEEC20驱动与拨号应用软件的移植；采用客户端和服务器方式，使用TCP协议作为网络通信协议，串口读到的信息放到缓存区，然后将缓存区数据通过TCP客户端发送出去。TCP客户端得到来自服务端的信息放在缓存区中，然后通过串口发给下挂设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（二）MT7628AN的Linux内核移植，下载Linux内核：3．18．29．tar．x．z，由于Linux3．18．29版本并没有对MT7628AN的支持，需要在内核中加入对MT7628的支持，在arch／mips／ralink中创建MT7628．c文件及对应的头文件和Makefilet和Kconfig文件，MT7628．c主要用于定义Mt7628的引脚功能，例如串口0、串口1等，之后只需要在Mt7628．dts文件中修改对应组别的功能选项，即可达到修改复用引脚的目的。（三）LTE驱动与拨号软件移植，Linux系统中EC20模块通过虚拟USB串口设备，经点对点协议隐形程式（PointtoPointProtocolDaemon，PPPD）软件拨号达到上网目的，所以移植EC20的驱动就是移植EC20的USB虚拟串口。这种USB虚拟串口的接口是通用的，在Linux-3．18．29的内核中已经含有USB的虚拟驱动代码，只需添加EC20的设备信息，即可被Linux系统识别。移植EC20的驱动主要步骤包括：1）进入Linux-3．18．29／drivers／usb／serial／目录，打开option．c文件，在staticconststructusb＿device＿idop-tion＿ids结构体中，加入EC20R2．0的PID和VID；2）回到Linux－3．18．29目录，运行makemenuconfig命令对内核进行配置：DeviceDrivers→USBsupport→USBdriverforGSMandCDMAmodems；3）编译新的带有EC20R2．0的驱动的Linux内核。移植EC20PPPD拨号软件主要包括：解压ppp－2．4．7．tar．gz后编译ppp－2．4．7，将编译后得到三个MIPS构架运行文件pppd、pppdump、pppstats文件分别上传到目标板的／usr／sbin目录中，然后在目标板上制作LTE拨号脚本WCDMA、WCDMA－chat－connect、WCDMA－chat－disconnect。（四）TCP客户端和串口通信，TCP客户端用于互联网中与远程服务器的通信，TCP主要负责与远程服务器的TCP服务器端建立连接通道，并且通过TCP协议栈使用4G／3G网络传输串口收集到的信息到TCP服务器，同时获取TCP服务器返回的信息。（五）PWM脉宽调制，MT7628AN串口属于16885串口，在Linux内核中带有16885串口驱动，在初始化以后，MT7628AN串口被初始化为ttyS0、ttyS1设备，位于／dev目录下。（六）TCP服务端软件，TCP服务端是在拥有公网IP的搭载了Apache服务器中工作的。利用C语言编写一个TCP服务端软件，读取存储在服务器中Apache管理下数据库MySQL中的设备ID，由MT7628设备的TCP客户端发来的设备ID，判断是否在数据库中，然后允许或者拒绝对应MT7628设备的TCP连接。TCP服务端软件会将成功连接上来的MT7628设备的信息转发到控制端的TCP客户端，同时控制端的TCP客户端发向TCP服务端发送的控制命令会转发向连接MT7628设备，再由MT7628设备发向串口。
结语
分布式电力系统数据传输系统应用于电力有限公司同业对标数据信息远程交换系统，实现了各电力公司之间安全、快捷数据交换。此系统采用了任务配置、自动传输、基于日志的数据同步和断点续传等技术。系统使用简单、运行稳定、数据安全、传输速度快捷，具有一定技术特色。
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论文作者:郑芙蓉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
标签：数据论文; 串口论文; 系统论文; 分布式论文; 设备论文; 数据传输论文; 内核论文; 《基层建设》2019年第6期论文;