基于虚拟仪器的实时监控系统设计与实现

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1、硕士学位论文基于虚拟仪器的实时监控系统设计与实现DESIGNANDIMPLEMENATIONOFREAL-TIMEMONITORINGSYSTEMBASEDONVIRTUALINSTRUMENT陆家龙哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.52密级：公开工学硕士学位论文基于虚拟仪器的实时监控系统设计与实现硕士研究生:陆家龙导师:曾鸣教授申请学位:工学硕士学科、专业:控制科学与工程所在单位:航天学院答辩日期:2013年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex

2、:TP273U.D.C:681.52DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFREAL-TIMEMONITORINGSYSTEMBASEDONVIRTUALINSTRUMENTCandidate：LuJiaLongSupervisor：Prof.ZengMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceAndEngineeringAffiliati

3、on：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要实时监控系统在工业、军事等领域都有着重要且广泛的应用，同时也是现今研究的热点。随着计算机技术和网络技术的不断发展，实时系统也变得功能更强大、实现方式更多样化、性价比更高。尤其借助网络虚拟仪器的强大功能，使得现场的数据采集不仅实现了实时操作，同时也攻克了异地实时数据传输问题。这些技术对于提高我国在测控

4、领域的水平有着深远的意义。本课题以提高系统的实时性为根本，结合虚拟仪器在人机交互方面的强大功能，开发了基于LabVIEW与RTX的实时监控系统。同时，借助嵌入式技术与网络化虚拟仪器技术，本文开发了嵌入式以太网通信模块，此模块也实现了与LabVIEW的网络通信。相比于其他大多数实时系统，本设计弥补了传统实时系统功能的特定性强、通用性差、可扩展性弱以及成本高等缺点。首先，本文提出了几种增强Windows实时性的方案，重点探究了RTX的实时扩展原理，构建了基于LabVIEW与RTX的实时监控系统。RTX负责实时性扩展、LabVIEW用于人机

5、交互开发，利用DLL和共享内存技术解决了RTSS与Win32子系统间的数据交换问题。在数据交互方式上，提出并实现了异步通信和同步通信两种方案，其中同步方案中利用串口编程的方式跨过了DLL，实现了RTX与LabVIEW的直接沟通，同时还对比分析了两种方案性能。系统实现了数据的实时采集，并通过LabVIEW完成了数据的动态显示、存储以及采集控制。此外，针对不同的采集需求，在已有的DSP+FPGA数据采集卡基础上，扩展了DSP与硬件协议栈芯片W5300结合的基于TCP/IP协议的以太网通信模块。该模块可将现场采集的信息通过无线网络实时传递到

6、上位机LabVIEW进行数据显示、分析和存储。最后，利用LabVIEW的TCP通信模块对本系统在局域网内进行了网络扩展。对实时监控系统进行了实际数据采集测试，利用RTX自带工具评估了系统的性能。对以太网模块进行了网络性能测试，结果表明此模块适合低速的以太网通信。对系统实际测试表明，系统达到了实时性的要求，证明了方案的可行性。关键词：实时系统；数据采集；RTX；LabVIEW；W5300I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractReal-timemonitoringsystemsareveryimportantandwidelyu

7、sedinindustryandmilitaryfield,theyarealsothehotissuesinrecentresearch.Withthecontinuousdevelopmentofcomputerandnetworktechnology,real-timesystemshavebecomemorepowerfulinfunctions,morevariousinrealizationandhighercostperformance.Especiallywiththehelpofnetworkvirtualinstr

8、ument,thefieldworkofdataacquisitionnotonlybecomesareal-timeoperationbutalsosolvestheproblemonreal-timeremotetr