基于FPGA数据采集系统的设计方案
The design of multichannels high speed data acquisition system
摘要文中结合数据采集在雷达数据采集的应用,采用AD9432，高速FIFO，基于FPGA设计数据采集系统的方案。此种设计方案结构灵活、控制简单、可靠性较高。针对高速电路中易出现的噪声和干扰, 讨论了抑制干扰的一些措施。
关键词A/D转换现场可编程门阵列高速采集干扰
Abstract Combined with applications of data acquisitions in,a method for desighing the data acquisitions system based on FPGA,FIFO and AD9432 is described.It is easily modified and controlled,and has high reliability.The technique of anti interference is also discussed while the noise is common in high speed circuit. Key words ADC FPGA; high speed data acquisition ; interference
1 引言
在雷达、气象、地震预报、航空航天、通信等领域里，现场信号具有重要的作用，这些信号的主要特点是实时性强，数据速率高，数据量大，处理复杂，运算量大。因此，高速数据采集的研究一直是工程实践中一项倍受人关注的领域。目前由于数字信号的快速发展，对信号采集的要求也不断的提高，特别是在参数方面的要求越来越高，如精度、速度、采样通道数等。鉴于此，本文会介绍一种基于FPGA来控制高速A/D转换器AD9432实现高速采集，从而满足在系统中的应用。
2 系统结构
系统对输入的两路模拟信号采样率为60MHz,每路1K的采样周期（前100微秒进行采样，后900微秒进行数据转换,放入FLASH中），量化精度为12bit。转换后的数据经过FPGA的控制送到乒乓FLASH中。再以140Mbps的数据率平稳输出，利用FPGA对数据进行帧结构处理，最后经数据采集卡送入电脑中通过软件进行显示。数据采集系统的结构如图1所示。
3 硬件设计
常用的高速多通道数据采集的设计方案有两种：
(1)以单片机MCU为控制核心，控制多通道数据采集与处理。因为单片机本身指令周期及处理速度的影响，同时随着程序量的增加，如果程序的健壮性不理想的话，可能会出现“程序跑飞”和“复位”现象。因此对于高速多通道数据采集，普通单片机很难满足系统对数据采集实时性和同步性的要求。
(2)以FPGA作为数据采集的控制核心，实现多通道模拟信号的采集和处理。由于FPGA采集采样控制、处理、缓存、传输控制、通讯于一个芯片内，编程配置灵活，开发周期短，系统简单，具有高集成度、体积小、低功耗、高速、I/O端口多、在线系统编程等优点，尤其在只需要简单数据处理的情况下，FPGA能够提供比专用高速DSP更好的解决方案，并且特别适用于对时序有严格要求的高速多通道数据采集系统。
针对雷达实时监测系统对实时性和同步性的要求，选择第二种方案设计高速多通道数据采集系统。
本设计中采取了高速模数转换器AD9432＋高速FIFO+大规模可编程逻辑器件FPGA＋FLASH 存储芯片的方案。根据之前相关系统的经验，此方案的可实现性高，系统可靠性大。关键器件的选择目的如下：
1．高速AD转换器的选择
信号采集的核心是模数转换技术。模数转换包括采样、保持、量化和编程四个过程采样就是将一个连续变化的信号X(t)转换成时间上离散的采样信号X(n)。
由于本系统时钟频率为60MHz，分辨率要求又较高，所以积分型、顺次逼近型、闪烁型无法使用本次设计，在本次设计中采用了ADI公司生产的AD9432模数转换器。它是单片、12位精度、采用带有误差校正逻辑的多级差分流水结构的、105Msps高速模数转换器，片内集成高性能的采样保持放大器和参考电压源。同时，AD9432还具有较低的功耗（850mw）和较高的信噪比（66dB）。
2．固态存储介质的选择
可作为固态记录器件的半导体件有多种，其中主要包括SRAM，DRAM，FRAM，FLASH等几种器件；其中SRAM和DRAM为易失型（断电后数据不能保持），FRAM和FLASH为非易失型（断电后数据能保持）。由于DRAM和FLASH两种器件的特速工艺结构，能实现较高的位密度，因而得到广泛应用。
SRAM和DRAM均为易失型器件，需要一个后备电池提供连续的电源，同时，它们的电源功耗相当大。在EEPROM的基础上发展起来的闪烁（Flash）PROM,解决了上诉问题。FLASH为非易失型器件，当断电后，数据仍保持在FLASH存储芯片中，因而不需要后备电源，同时它的功耗非常低。由于半导体技术的迅速发展，FLASH存储芯片的密度不断提高，容量越来越大，所以本设计采用了SAMSUNG公司生产的K9F1G08U0M型FLASH。
3．可编程逻辑器件的选择
本系统采用了Xilinx公司生产的XC2S100E型FPGA。
XC2S50E是Spartan-IIE系列产品中的一款，它采用了1.8V的内核电压，系统性能可达到200MHz，具有50000个系统门，CLB数量为16×24，LC数量1728，BlockRAM容量32Kbit,拥有182个I/O。由于这款FPGA采用了低内核电压，这将从根本上减小芯片功耗，从而解决高速工作状态下发热量大的问题。同时其丰富的门阵列资料，也为复杂控制逻辑的实现提供了可能。
3.1 ADC转换以及控制
根据上述采样要求，ADC转换芯片选用ADC公司的AD9432，在使用AD9432时，本设计采取了以下方法：
1.高速采集工作中，为满足抗干扰性强，传输数率快，电平稳定，采用外接ECL差分芯片来提供差分时钟；
2.为满足对直流精度和温度漂移的要求，采用外接基准电压源的形式；
3.为满足对信号输入抗电磁干扰及信号放大采样输入端前加变压器；
4.从图2中可以看出，由于AD9432采用多级差分流水结构，其在每个时钟周期的上升沿捕获一个采样值，10个周期以后才可以输出转换结果，可以看出输出管道延迟10个采样周期，因此采样时钟脉冲的个数必须比采样点数至少多10个才能保证采样的正确。
由于通道数有2路，因此直接取其数字量的高12bit先分别送入高速FIFO中，再送入FPGA 中，利用FPGA内部的资源生成锁存器进行两路数据的合并，这样提高了集成度，可以减少外围的器件数量。设定两路锁存器的时钟相差1800，这样可以实时地把输入的数据转换为顺次输入的数据。
3.2 ADC控制时序说明
采集信号启动，开始采集数据，在60MHz频率下工作，如图3。
因为两路是对称的，所以两路控制AD是同时进行，时序一致。由于ADC的输出延时,启动ADC 采集后，延迟10个fosc，送出FIFO的写时钟WCLK和写使能信号/WEN，把AD采集的数据送到FIFO中。在每个fosc的上升沿检查FIFO的/EF引脚，若/EF=…1?，说明FIFO不空,就启动对FIFO的读操作，否则，对FIFO的读操作无效。由FPGA送出FIFO的读时钟信号
RCLK和读使能信号/REN，把FIFO中的12位数据读出，进入FPGA片内进行乒乓FLASH数据处理。
3.3 乒乓FLASH的结构及读写控制
由于需要同时输入和不间断输出数据，且数据量较大，因此选用乒乓FLASH来保证采样和传输同时进行。乒乓传输部分包括两个开关控制(FPGA中实现)以及两块高速FLASH，如图4。
部数据传输模块
将在FPGA中已经合并的数据再分为两路，流向由锁存器控制，当门控信号控制FLASH1时，FLASH1则进行数据写入，锁存器1打开，锁存器2成高阻状态；与此同时，FLASH2进行数据读出，锁存器3成高阻状态，锁存器4打开。当满足切换的条件后，切换到FLASH2写入而FLASH1读出的模式，如此循环。
为了使各个通道的数据排列在同一个数据区、读出时更加容易操作，我们将同一个通道的数据放在一片FLASH，即在1/60MHz的时间内，写入FLASH的地址不变，其中两片FLSAH的片选信号CS交替有效，而读出FLASH中只有一片FLASH的CS有效。这样，更具FLASH的容量大小及读取速度，在一个0.4s的时间段中，正好读出一片FLASH的数据就是一个通道数据，而下一个0.4s的时间段中，正好读出的一片FLASH的数据就是一个通道的数据，而下一个中读出的就是另一个通道的数据。
4 抗干扰硬件设计
由于本系统的数据传输率比原有的设备提高了几倍，达到120Mbps，此时电路板将面临噪声和干扰问题。本系统采用了一下抗干扰措施。
1．高速数据采集系统把系统的电源分成模拟和数字两部分，把系统的地分成模拟地和数字地，正确使用两者之间的单点接地或多点接地，尽量用真个平面作为地平面。
2．在电源接入PCB板和板上每对电源和地之间加上滤波和去耦电路，能够更好地消除有电源引起的噪声。系统将数字电源和模拟电源分开供电，以免快速变换的数字信号干扰模拟信号。3．去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声；
4．时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件，时钟线要尽量短；
5．布线的方式尽量采用菊链法的方式，这种结构便于阻抗匹配；
6．印制板尽量使用45度折线而不用90度折线布线，以减小高频信号对外的发射与耦合；7．任何信号都不要形成环路，如不可避免，必须让环路区尽量小；
8．用大容量的钽电容而不是电解电容作电路充放电能储电容，而使用电解电容须在每个电容边上加一个小的高频旁路电容。
5 实验验证
通过上述方案，进行了硬件实现，图5显示了该设计的高速采集系统对50Hz的正弦波形采集，并对采集后的波形实现了波形再现，该图所显示的波形符合采集前设定的波形，充分说明了该系统的可行性。
6 结束语
高速数据采集系统的关键技术体现在合理的设计结构和对干扰的有效抑制，本文对这两方面进行了充分的考虑，接下来利用FPGA组织方式灵活的特点，根据实际情况设计合理的结构满足同步实时高速数据采集系统的要求，因此，本文所介绍的是一种不失一般性的数据采集解决方案。本文作者创新点：1.以AD9432为核心的高速数据采集系统，最高采样率能达到60MB/S；
2.利用FPGA编程设计乒乓FLASH结构；参考文献：
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2.李圣昆. 高速数据采集记录装置硕士学位论文，2006，3－24
3.周长程. 数据采集与处理技术[M].西安交通大学，2004
4.AD9432 Data Sheet , Analog Device , Inc, 2003
作者简介：杨英军，男，汉族，1982年5月出生，山西太原人，中北大学硕士研究生；研究方向：高速数据采集系统；
Email：Yyj8205@https://www.doczj.com/doc/4414063930.html,。
通信地址：中北大学电子测试技术重点实验室，山西太原030051
摘要：介绍了一种用于汽车姿态测量的数据采集系统的设计，该系统基于FPGA+USB架构，采用FPGA控制整个系统的采集时序， USB芯片作为数据采集通道，上位机完成姿态解算和数据显示功能。
关键词： FPGA；USB；数据采集
现代化生产和科学研究对采集系统的要求日益提高。传统的采集卡速度慢、处理功能简单、采用分立元件、电路非常复杂；而且可靠性差、不易调试、不能很好地满足特殊要求。现场可编程门阵列(FPGA)是专用集成电路中集成度最高的一种，用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户所需逻辑功能。用户对FPGA的编程数据放入芯片，通过上电加载到FPGA中，对其进行初始化；也可在线对其编程，实现系统在线重构[1]。本系统设计采用USB2.0 CY7C68013通信接口芯片作为数据采集通道，由FPGA 芯片EP1C6Q240C8N作为采集设备的控制单元，由PC机完成姿态的解算及结果的显示。
1 系统的组成及原理
该采集系统主要由前端调理模块、A/D转换控制模块、SRAM存储模块及USB接口模块组成，系统框图
如图1所示。
2 FPGA主控器内部模块
2.1 A/D转换控制模块
A/D转换模块选用AD7685芯片。AD7685是Analog Device公司生产的一款16位、电荷再分配、高速、低功耗的逐次逼近型模数转换器(ADC)，具有250 kS/s采样速率。芯片在Verilog编程语言的控制下，完
成模拟信号到数字信号的转换。
2.2 FIFO缓存
调用FPGA片上资源实现片上FIFO缓存，由于A/D采样频率与SRAM的读写频率不一致，所以采用读写时钟不同的FIFO，达到数据缓存和转换时钟域的双重目的。
2.3 SRAM乒乓缓存模块
选用2片IS61LV25616存储芯片，该芯片存储容量为256K×16，采用Verilog硬件描述语言控制实现乒乓缓存，控制过程如图2所示。从片上FIFO输出的数据经选择开关后，分别进入缓冲模块1和缓冲模块2。当数据写入缓冲模块1时，USB模块从缓冲模块2读取数据；当数据写入缓冲模块2时，USB模块从缓
冲模块1读取数据以传到上位机进行处理。
2.4 USB控制模块
USB接口芯片采用EZ-USB FX2(CY7C68013)，FX2作为USB2.0数据通道来实现与主机的高速通信。FPGA 能够满足Slave FIFO要求的传输时序[2]作为Slave FIFO主控制器。图3分别给出了FX2与FPGA的接口
图和状态转换图。
同步Slave FIFO写时序如下：
IDLE：当写事件发生时，转到状态1。
状态1：指向IN FIFO，激活FIFOADR[1：0]，转向状态2。
状态2：如果FIFO满标志为“假”(FIFO不满)，则转向状态3;否则停留在状态2。
状态3：传送总线驱动数据，为1个IFCLK激活SLWR，转向状态4。
状态4：如果有更多的数据要写，则转向状态2；否则转向IDLE。
3 USB芯片固件程序及驱动程序
3.1 FX2的固件程序设计
CY7C68013芯片固件程序负责处理PC机发来的各种USB请求，以完成主机与外围电路间的数据传输。写固件程序是比较复杂的，需要用到大量的函数，但其基本结构却相对简单，包括下面3个过程[3]：
(1)初始化：处理器和外围电路的初始化。
(2)主函数：完成符合设备特定要求的代码。
(3)中断处理：处理各种中断的程序代码。
Cypress公司的EZ-USB FX2开发套件提供给用户1个固件函数库(Ezusb.lib)和固件框架(Framework)，两者均是基于KEIL C51进行开发的。固件函数库提供了一系列的函数来加速USB固件程序的开发，使用时只需在程序中包含EZUSB.H和EZREGS.H两个头文件，并在项目中链接Ezusb.lib，就可以直接使用固件库
中的各个函数[4]。
在程序起始时，固件框架将执行如下步骤：
(1)首先设置所有的内部状态变量，即设置起始的初值。
(2)调用用户的初始设置函数TD_Init()，待返回后，固件框架会设置USB为未配置的状态，并且使能
中断。
(3)紧接着在1 s的间隔内，开始重新列举设备，并直到设置(SETUP)封包收到端点0为止。
(4)一旦SETUP包被检测到，固件程序结构框架就开始进行任务分配。任务分配就是依次重复地执行下
面的过程：
①调用用户函数TD_Poll()。
②检测是否有标准的设备请求，如果有，则执行指令并做出相应的操作。
③检测USB核是否有USB挂起信号，如果收到，则调用用户程序TD_Suspend()，从该函数成功返回后(返回值为TRUE)，再检测是否发生USB唤醒事件。如果未检测到，则处理器处于挂起方式；如果检测到，则调用用户程序TD_Resume()，程序继续运行。如果从TD_Suspend()返回为FALSE时，则程序继续进行。
标准请求和vendor专用请求由框架分析和执行。默认情况下，对标准请求执行USB规定的响应，无论如何，框架提供交互的连接，以允许用户程序处理或覆盖指定的设备请求。EZ-USB中断也交给框架进行处
理，任务循环的流程图如图4所示。
在FX2芯片的固件程序设计中，最关键的就是系统初始化TD_Init(void)[3-5]，下面是其部分代码。
void TD_Init(void)
{
CPUCS=((CPUCS & ~bmCLKSPD)|bmCLKSPD1)；
//设置CPU时钟频率为48 MHz
SYNCDELAY；
//设置68013工作于Slave FIFO模式
REVCTL=0x03；
//必须设置REVCTL.0和REVCTL.1为1
SYNCDELAY；
IFCONFIG=0x43； //工作于同步FIFO模式
SYNCDELAY； //配置各个端点的工作状态
EP2CFG=0xE8； //端点2，IN，块传输，1 024 B，4倍缓冲区
SYNCDELAY；
EP2FIFOCFG=0x09； //配置端点2工作于16位模式，自动接收IN令牌包
SYNCDELAY；
PINFLAGSAB=0x00； //定义FLAGA为可编程级标志，FLAGB：FIFO满标志位
SYNCDELAY； //定义FLAGC为满标志，
PINFLAGSCD=0x00；
SYNCDELAY； //一般不需要FLAGD
PORTACFG=0x00； //用PA7/FLAGD作为端口引脚，不作为FIFO标志
SYNCDELAY；
FIFOPINPOLAR=0x00； //设置所有FIFO接口引脚为低电平有效
SYNCDELAY；
EP2AUTOINLENH=0x02； //端点2自动接收512B数据
SYNCDELAY；
EP2AUTOINLENH=0x00；
SYNCDELAY；
//复位EP2的FIFO缓冲区
FIFORESET=0x80； //不接收主机发出的命令
SYNCDELAY；
FIFORESET=0x02； //复位EP2的FIFO缓冲区
SYNCDELAY；
FIFORESET=0x00； //恢复正常工作
SYNCDELAY；
Rwuen=TRUE； //使能远程唤醒功能
}
3.2 USB设备驱动程序
USB设备驱动程序的主要功能是使Win32应用程序能正确访问本数据采集卡的硬件设备。本设计中将CY7C68013的固件代码存放在上位机上，当系统上电或USB连接时，再将它下载至芯片的RAM中，由增强型8051执行。这一过程需要使用2个驱动程序：1个用于下载芯片的固件程序，另1个用于实现本数据采集卡的具体功能。也可以使用EZ-USB的通用驱动程序，很多USB芯片的厂商都为其USB芯片提供了通用驱动程序，可以满足大部分系统的需求，用户可在此基础上直接进行固件程序的开发[6]。
4 主机应用程序
应用程序主要负责读取系统硬件所输出的数据采集结果，并实时显示波形，所使用的编程语言为微软
的Visual C++6.0语言编写的Win32应用程序。
主要控件包括：采集控制组按钮，USB组按钮。采集控制组按钮负责控制硬件系统是否进行数据采集，并使用USB块传输来读取采集结果。USB组按钮主要负责读取该数据采集卡的USB设备描述符和配置描述
符。
在该数据采集系统的设计中，CY7C68013芯片灵活的接口和FPGA可编程特性简化了外部硬件的设计，提高了系统的可靠性，且利于设备的生产与调度。事实证明，本文设计的系统完全满足设计和使用要求。
参考文献
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基于USB2.0与FPGA技术的高速数据采集系统的设计
基于USB2.0与FPGA技术的高速数据采集系统的设计
近年来笔记本电脑迅速普及和更新，其中大部分已经不配置RS232接口，而USB接口已成为今后一段时间PC机与外设接口的主流。本采集系统的设计构建了一个基于USB接口的多功能通用数据采集、传输平台，将嵌入式系统的实时性、灵活性和PC机强大的数据存储、处理、显示功能结合起来。该采集系统在智能仪器仪表、测控系统、工控系统等领域有广阔的应用前景。
1 系统总体结构设计
1.1 系统总体结构
系统总体结构框图如图1所示，系统包括：单片机与USB接口模块、FPGA模块、信号调理及A/ D模块。其中，单片机外围电路相对简单，整个系统主要通过PC机的程序界面控制操作；USB接口负责与PC机通信；FPGA模块负责完成数据的采集与缓存。
1.2 单片机与USB接口模块
本设计的目的是构建以PC机为平台的数据采集系统，单片机的功能仅限于接收PC机的命令、控制F PGA工作。PC机作为整个系统的人机界面，控制整个数据采集系统进行采集、存储和处理。由此单片机可以选择低成本的8XC51系列。为了提高系统的灵活性，采用单片机与USB接口芯片分离的方案，选择Philip公司的ISP1581 USB2.0接口芯片。该芯片与8XC51系列单片机的接口非常简单，可以极大地降低
系统成本。
1.3 FPGA模块
采用FPGA进行采样控制的最大特点是系统具有重构性和通用性。设计中采用了Altera公司的低成本FPGA的Cyclone系列（实际试验时，在更便宜的Acex1k器件上也可以实现），控制高速A/D芯片以20 MSPS的速度采样。FPGA模块的设计具体包括FIFO、单片机接口、A/D控制接口、DMA控制模块和主
控制器等子模块的设计。
1.4 PC机端软件平台
PC机采集程序使用VC++实现，直接调用Philips公司提供的驱动程序进行数据读写，大大降低了开发难度与风险。本设计中，PC机端软件设计包括应用程序的界面设计、多线程数据采集、存储与处理模块的设计，以及与USB底层驱动程序的通信动态链接库的设计。
2 USB接口模块设计
2.1 USB接口芯片
USB接口芯片ISP1581具有体积小、高速、与单片机的接口相对简单等特点。除了控制端点外，ISP 1581还有7个输入（IN）端点和7个输出（OUT）端点。每个端点可以灵活配置数据传输方式以及数据缓存区（FIFO）的大小，端点FIFO最大容量可以达到2KB。ISP1581芯片在配置枚举时需要单片机固件的支持，一旦正确完成了配置和驱动加载，单片机对于ISP1581芯片就如同普通存储器一样可以进行读写操
作，以发送或接收数据。
2.2 固件编程
USB通信完全由PC主机发起。在这种结构下，固件总是一直在等待主机命令，再根据命令去执行相应的程序。固件的基本思想是采用模块化设计，分成main.c等7个模块。ISP1581固件结构如图2所示。图中，main.c为主循环，isr.c主要负责中断处理，Chap9.c主要负责响应主机的请求。用户的应用程序将来
也可以包括在main.c循环中。
2.3 单片机端程序设计
单片机端程序主要包括初始化模块，外围Flash、EEPROM、RAM、液晶显示器、按键等的读写控制模块,USB接口芯片固件模块,A/D采样工作模式、速度以及采样数据的读写的FPGA硬件控制模块等。本设计的指导思想是：充分利用PC机和嵌入式系统的优点，对MCU端的要求尽量简化。具体软件流程示意
图如图3所示。
USB作为一个通信接口，首先必须完成配置，然后才能进行用户数据的发送/接收，在循环中必须随时检查是否有主机的配置命令。配置枚举过程是USB固件编程当中较为复杂的部分，其流程如图4所示。USB设备接入到主机并被主机识别后，主机首先以默认的地址（00H）发送一个设置（SETUP）包，新接入的设备必须接收此包并响应请求。然后主机会发送输入包读取设备描述符，初步判断设备的属性后，再设置设备的地址，随后再用这个地址读取设备的各种描述符以识别并且配置设备。可见，在设备配置过程中，主机读取的数据较多，设备一旦接收到一个SETUP包之后便会判断主机的请求类型，然后进入请求处理循环等待主机的进一步命令，如果再次收到一个IN令牌便会向控制端点中写入数据，并且根据数据长度再次写端点直到数据发送完毕。USB的标准请求包括读取设备描述符、配置描述符、端点描述符、设置地
址、配置设备等，厂商请求由用户自行定义。
ISP1581接收到主机的数据后，将根据相应的情况设置片内的中断寄存器标志中断源，然后向单片机申请中断，中断服务程序流程如图5所示。单片机响应中断后，首先读取中断标志寄存器并判断中断源，然后设置相应的标志。在用户的发送/接收程序中，将根据相应的标志产生相应的动作。例如，主机发送一段数据给ISP1581，ISP1581接收、握手完毕后，设置中断标志并申请中断。在用户的任务中发现有数据接收的标志，就可以读出ISP1581中的数据。而ISP1581向主机发送数据时，首先是主机发送一个IN类型的令牌发起一次传输，如果此时ISP1581相应端点的FIFO非空，则立即发送数据，然后向单片机申请中断，响
应中断以后如果还有数据要发送，则应该向ISP1581的FIFO中写入数据，否则直接清空中断标志即可。主
机和数据采集器之间的握手配合要事先设计好。
根据输入传输要求，在具体的设计中，除了主数据传输端点外，还配置了一个数据缓冲区为64字节的、工作于中断传输方式的端点作为命令端口，负责与主机进行通信握手。如果主机想从设备读取数据，则首先发送一个读取命令，单片机接收到该命令后，就向主数据端点的FIFO中写入数据，随后主机发出读数据令牌，正好有数据可以发送。通过命令端口还可以发送各种命令，控制数据采集器动作。
3 FPGA数据采集模块设计
3.1 模块划分
FPGA模块划分为A/D接口、FIFO、单片机接口、DMA接口控制、主控制器等模块，其中设置了一些可以单片机写入的寄存器。A/D的采集速度，FIFO的空、满、数据写入、读出速度都可以灵活配置。整个模块以Verilog语言写成，稍加修改可以同各种A/D芯片接口。整个设计在Altera公司的Cyclone系列的EP1C12中完成。在ACEX1K系列EC1K100器件上也可以实现，工作时钟频率为50MHz。
为了提高系统的灵活性，在信号的调理、滤波模块中使用了Lattice公司的ispPAC80可编程滤波器作为输入滤波器，可以灵活地设定抗混叠滤波器的截止频率，最大截至频率可以达到750kHz，完全可以满足一般中、高频信号的滤波。FPGA作为A/D控制器可以同多种A/D芯片接口，本设计中使用了TI公司的10位高速A/D芯片TLC876。芯片工作于流水线方式，最高采样速率为20MSPS。
3.2 与单片机及ISP1581的接口
FPGA在与单片机信号的接口过程中，使用了同步设计的方法。即首先对单片机的I/O信号进行采样同步化，获得各信号上升、下降沿的时刻，输出同步脉冲，然后在这些时刻点处根据同步脉冲的出现与否来控制系统进行动作。这种设计的优点是可以在设计中采用同步状态机，以获得较高的运行速度和稳定的工作性能。这也是ALTERA、XILINX等公司的FPGA数字系统设计中所推荐使用的方法。
为了提高FPGA中的FIFO与ISP1581中的数据存储器的数据交换速度，FPGA与ISP1581之间采用
DMA方式进行数据交换。
ISP1581有两种工作方式，由BUS_CONF、MODE0、MODE1三根引脚控制：
(1)如果上电时检测到BUS_CONF引脚为低电平，则工作于分裂总线方式（Split Bus Mode）。ISP15 81具有8-bit地址/数据复用总线和16-bit的DMA专用数据线。此时MODE1引脚如果为低电平，则可以将芯片的ALE/A0引脚与89X51的ALE脚直接相连，进行地址/数据总线复用；而如果MODE1为高电平，则ALE/A0脚要接其他的89X51引脚，由用户编程将ALE/A0脚拉高/低进行地址/数据复用，而MODE0
脚在这种方式下没有使用或作为其他用途。
(2)如果上电时检测到BUS_CONF引脚为高电平，则工作于通用处理器方式（Generic Processor Mode）。此时MODE1脚没有使用（可接Vcc），MODE0引脚则可接低/高电平，这样可以使芯片的读/写引脚分别符合Motorola/89X51微处理器的读写规范。所以让ISP1581芯片工作于分裂总线方式可以方便地与8051系列单片机接口，其AD[7:0]作为数据/地址总线复用，RD、WE、ALE分别为读、写、地址锁存线，DAT
A[15:0]作为DMA数据总线使用。
ISP1581芯片中与DMA相关的引脚有DREQ、DACK、DIOR、DIOW。DMA传输前必须设定工作模式、初始化DMA相关寄存器，然后对DMA命令寄存器写入一个命令便可以启动DMA传输。传输模式有主、从、IDE、ATA等方式。通用数据采集系统比较适合采用从模式，在这种模式下，单片机接收到主机发来的开始采集命令后，立即命令FPGA启动采样，然后命令ISP1581启动DMA传输，ISP1581将DRE Q引脚拉高，表示请求数据，此时FPGA将数据准备好后，拉低DACK引脚，待准备好数据后，在DIOR 线上产生读脉冲，供ISP1581将数据读入内部FIFO。DMA也可以使用主模式，此时读脉冲DIOR由ISP1
581产生。DMA工作时序图如图6所示。
4 PC机多线程数据采集程序设计
USB的数据传输使用了虚拟管道的概念，可以同时接入127个设备。每个设备可以拥有若干个端点，每个端点可以跟主机组成一个连接，构成一个通信的最小实体。在数据传输过程中，只要带宽允许，主机可以同时跟几个端点通信，因此要求在主机的应用程序中开启多个线程进行通信。在本设计中，采用了命令端点和数据端点分开的方式。命令端点配置成中断或批量传输方式，在主机应用程序中专门开启一个线程同该端点进行通信，开启另外一个线程进行采样数据传输，而两个传输之间互相不影响。用户界面使用另外的线程，这样在传输过程中，应用程序可以随时响应用户的命令。在具体的设计中，点击数据采集开始命令即建立并且启动一个采集线程。在这个无限循环的线程函数中设置了一个标志变量，如果该变量为真，则线程函数继续运行；否则线程终止，停止采集。这样用户界面线程可以通过修改线程运行标志变量来控制线程的运行。采用多线程采集程序的一个问题是线程函数必须是一个全局函数，不属于任何一个类，这样它就无法访问类的私有成员或保护成员，解决这个问题的方法是：因为线程函数在创建时允许传送一个指针参数给它，于是可以构造一个结构数据类型，数据成员中包含一个指向类的指针。在创建线程时将想要访问的类的指针包含在一个按前述定义的结构变量中，并将该结构的指针作为参数传给线程函数。这样就可以在线程函数中定义一个类对象，并把前述的类指针赋给它，通过类指针就可以访问该对象中的所有成员了。在本设计中采用多线程程序设计后，系统工作非常稳定。
目前，国内外的数据采集系统常用的接口方式有多种,如RS232 串行口、并行口，ISA 总线、PCI总线等。这些总线接口虽各具优点，但也都有其难以克服的缺点而被逐渐淘汰。USB接口具有连接方便、无需外接电源、即插即用、支持热插拔、动态加载驱动程序等特有优点，在主机和数据采集系统之间可以实现简单、快捷、可靠的连接和通信。本设计应用ISP1581USB接口芯片与FPGA技术，构建了一个使用灵活的通用数据采集系统。该系统充分利用了PC机的大存储量，强大的数据处理能力，高清晰的大屏幕显示（相对于嵌入式系统而言），以及嵌入式系统的实时与灵活性。目前正在使用此平台构建一个在消声室环境中针对机械振动噪声的采集与分析系统。此系统在智能仪器以及工业自动化等众多领域中必将有广泛
的应用前景。
参考文献
[1] 萧世文. USB2.0硬件设计[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2] 周立功.PDI USB D12USB固件编程与驱动开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[3] 张念淮. USB总线接口开发指南[M].北京:国防工业出版社,2001.
[4] Philips Semiconductors. ISP1581 programming guide[Z].2004.
[5] https://www.doczj.com/doc/4414063930.html,. Universal serial bus specification rev.2.0[Z].2006. https://www.doczj.com/doc/4414063930.html,/developers/docs/.
[6] 倪明辉. USB在FPGA控制的高速数据采集系统中的应用[J
呵呵，挺巧的！我也正在做一个基于FPGA的数据采集系统，跟你的结构差不多：
传感器－>信号处理电路—>采样保持电路—>A/D转换－>FPGA处理－>USB传输—>PC 机显示（控制）
我已经实现了一些功能了，想FPGA控制AD转换芯片、USB传输等！
我现在想通过上位机发送指令改变AD的采样率，以适应不同信号的采样！
其实你想在FPGA中多实现些功能，那还是比较多的方法的！例如，将采集到的数据在FPGA 中进行信号处理（如滤波、求幅值、周期等），可以在数码管上显示结果、在LCD上显示更多结果甚至画出图像（这个应该比较有挑战性，^_^），还要根据你有什么样的设备、根据你试验开发板上的设备来决定你能实现什么功能咯！当然还要看你的实际用途了、如果做出来没实用价值，那就只当是
数字信号处理是一门庞大的学科，你采集的是声音信号、视频信号还是其它的什么，不同的信号会有不同的处理方法。用FPGA实现FIR这就足够你搞一个毕业设计了。FPGA搞数字信号处理相对于用DSP来说，难度要大一些，主要是起步较晚，成熟的方案较少。不过Altera的推出的DSPbuilder倒是功能挺强大的，与Matlab集合起来，可以实现很多复杂的算法。
基于FPGA的数据采集控制模块设计
时间：2009-12-25 09:18:30 来源：现代电子技术作者：孙炎辉，丁纪峰大连民族学院
0 引言
数据采集和控制系统是对生产过程或科学实验中各种物理量进行实时采集、测试和反馈控制的闭环控制，它在工业控制、军事电子设备、医学监护等许多领域发挥着重要作用。其中，数据采集部分尤为重要，而传统的数据采集系统，通常采用单片机或DSP作为控制器，用以控制ADC、存储器和其他外围电路的工作，使得采集速度和效率降低。近年来，微电
子技术，如：大规模集成电路和超大规模集成电路技术的发展，为数据采集系统的发展提供了良好的物质基础。从而使器件向模块化和单片化发展，使所用软件均向实时高级语言和软件模块化发展，接口向标准化发展。由于FPGA时钟频率高，内部延时小，全部控制逻辑均由硬件完成，速度快，效率高，同时它有非常强大的硬件描述语言和仿真工具，方便检验结果的正确性。基于以上考虑，在设计中采用FPGA作为控制处理器。而VGA接口的设计，更突出了该模块的兼容性，更易于采集数据的直观表现。
1 系统总体设计方案
完整的数据采集过程通常由数据的通道选择、采样、存储、显示构成，有时也要对数据进行适当的处理。其中，控制模块起到了核心作用，他作为控制信号产生和处理的中枢对这些外围电路进行着实时的监控和管理。设计过程中采用FPGA作为控制器，完成对A／D转换器的控制，并将采集到的数据存储到一定的存储单元．通过VGA接口协议，最后在显示器上显示。具体涉及的外围电路中，数据采集部分主要应用ADC0809作为数据采集芯片，对输入的模拟量进行A／D转换；数据缓存部分应用6116作为存储芯片，用来缓存0809采集的数据；按键控制部分利用8个按键来控制0809的转换通道选择；图形显示部分输出标准的VGA信号，使用CRT显示器，以显示实时波形。由于在设计中对外部器件进行控制的控制器都是由FPGA完成的，FP-GA的工作量很大，因此所采用的FPGA芯片为FLEX系列中30万门的EPF10K30。
2 基于FPGA的主控模块的实现
主控制器的工作原理如图1所示。
通过一个A／D转换控制器产生对ADC0809的控制信号。启动ADC0809之后，随即就会按照一定频率进行A／D转换。同时通过一个数据锁存信号将数据锁存到A／D转换控制模块中。这个锁存信号将作为RAM控制器写输入控制信号。当RAM读写控制器的写控制信号有效之后，将开启RAM的写使能有效信号，将采集到的数据写入RAM的第600个地址单元中，然后RAM控制器将RAM中的数据向上移动一位，移动完之后，产生一个数据更新完毕信号，之后才通过内部的一个控制信号，允许从RAM读出数据。若RAM中读数据使能，每当VGA显示控制器发出一个读数据命令时，RAM读写控制器便开启RAM的读有效信号，读出RAM中的数据，并且通过VGA控制器的时序控制和输出信号进行显示。外部的按键部分共有8个，这8个按键控制ADC0809的8路通道的选择。键盘控制器的功
能就是扫描所按下按键的行和列值，并且合成键值。转换成按键数值0～7，最终控制8个模拟输入通道的选择。
2．1 VGA显示控制器的设计
常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT)构成，彩色是由红、黄、蓝(R，G，B)三基色组成的，用逐行扫描的方式解决图像显示。其引出线共含5个信号：R，G，B三基色信号；HS；行同步信号；VS；场同步信号。
对于VGA显示器的这五个信号的时序驱动要严格遵循“VGA工业标准”，即640×480×60模式，否则会损害VGA显示器。在此，控制器共有2个输入信号，6个输出信号。CLK连接到外部的晶振上，其晶振频率是50 MHz。由于VGA工业标准所要求的晶振频率是25 MHz。因此，在此控制器中首先要将时钟进行二分频。RD是一个8位的数据量，它接收从RAM读出的数据。输出信号READ用于控制RAM控制模块开启RAM的读有效信号，只要READ有变化，那么将进入读数据状态，由RD接收读出来的数据。HS和VS分别是行同步信号和场同步信号，R，G，B为三条输出的信号线。显示波形是通过改变R，G，B这三条输出信号的值来实现的。
每读出一个数据，其实是对应着一个像素点。由于这里所采集的电压值范围是0～5 V，对应ADC0809转换成的数据量是0x00～0xFF、，所以在设计时只要将RD接收的具体数值与显示器中的某一行相对应即可，具体实现用比较语句就可以实现行定位，同时列辅助寄存器LLV加1即可，这样即可实现连续波形。这些点连接起来就是一个完整的波形，而其中行同步和场同步信号的产生则分别由内部信号CC，LL根据已知的输入时钟，通过计数器计数的方式，达到工业标准要求的频率。
2．2 A／D转换控制器的设计
在此设计中，是利用状态机对A／D转换进行控制的。控制ADC0809采样状态图，如图2所示。
在状态ST0中，对0809进行初始化，之后进入到状态ST1；在状态ST1中，ALE和
START信号有效，这时EOC信号变为低电平，进入转换状态ST2。此时，需要对0809工作状态信号EOC进行测试，如果为低电平，表示转换没结束，仍需要停留在ST2状态中等待，直到变成高电平后才说明转换结束，在下一时钟脉冲到来时转向状态ST3。在状态ST3，由状态机向0809发出转换好的8位数据输出允许命令，这一状态周期同时可作为数据输出稳定周期，以便能在下一状态中向锁存器中锁入可靠的数据。在状态ST4，由状态机向FPGA 中的锁存器发出锁存信号，将0809输出的数据进行锁存。
2．3 RAM读写控制器的设计
在该模块设计中，RAM读写控制模块又分为读控制模块、写控制模块和读写状态转换模块。写控制模块中两个输入信号分别与A／D转换控制模块的数据锁存和转换输出相连。当锁存信号使能，即发出写信号，将数据存储到外部RAM的第600个地址空间之后，再对之前的数据进行前移，以达到数据的及时更新。读控制模块的控制信号分别与写更新完毕信号和读信号相连，当写更新完毕信号使能时，只要接到读信号，则依次读完外部RAM前600个地址空间(一场)的数据。
2．4 键盘扫描控制器的设计
键盘控制模块由四个模块组成，包括：时钟分频模块、行键值输出模块、键值锁存模块和键值合成模块。键值锁存模块将按下按键的行、列信息锁存，并交由键值合成模块，该模块配合行键输出模块输出的结果进行查表，最终确定键值。
3 仿真结果
Max+PlusⅡ仿真平台的图形输入方式直观，符合传统数字系统设计人员的习惯，便于进行接口的设计，容易实现仿真，便于信号的观察。基于以上考虑，利用此平台，用硬件描述语言VHDL来实现各个功能模块，A／D转换控制器和VGA显示控制器模块的时序仿真结果如图3、图4所示。
4 结语
这里的数据采集控制模块主要以FPGA为基础，本着软件硬件化的思路，着重研究主控制模块的实现。由于采用FPGA作为控制处理器，其速度快，效率高，且标准的VGA接口使得系统的使用更加便捷，键盘控制的多通道间切换，也为实现多路采集奠定了基础。
基于FPGA的嵌入式系统USB接口设计
2010年4月2日11:36 国外电子元器件作者：杨志坤曾博汤国文
摘要：设计基于FPGA的IP-BX电话应用系统，用于传统的电话网络(PSTN)与PC机之间的接口连接。USB2．0接口器件EZ-USB FX2 CY7C68013A-56工作在slave FIFO模式，为基于FPGA的嵌入式系统与PC机之间提供数据和命令通道，从而可满足PC机与FPGA之间数据与命令的高速传输，实现PSTN与PC机之间的电话通信。硬件调试结果表明系统工作稳定，通话质量满足要求。
关键词：接口；FPGA；USB2．0；slave FIFO
通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是应用于PC领域的接口技术，已得到广泛应用。USB2．0已成为目前电脑中的标准扩展接口。本系统设计的目的在于为公共交换电话网络(PSTN)和PC机之间提供一个数字接口，设计中PC机是主机，基于FPGA 的嵌入式系统是USB设备。该系统是IP-PBX的简化系统，大量工作由PC的服务器完成，而这里重点介绍以FPGA为控制核心的USB接口设计。
1 系统结构设计
该系统通过TRM(Telephone Response Module)和PC服务器实现PSTN网络和Internet 网络之间自由、高效通话。图l为整个系统结构示意图。
系统工作过程：当有来电时，DAA向FPGA申请中断。FPGA收到中断后，使用USB的中断传输向主机报告有外接来电，则PC的应用软件会提示用户选择摘机或拒绝。摘机后，FPGA在接收到命令后就会接通电话，然后语音数据通过USB的同步传输进行双向传送。当用户向外拨号时，其过程与来电时的情况是相同的。
2 系统硬件模块设计
2．1系统硬件框图
本设计采用FPGA作为核心控制器件，其控制对象是USB2．0接口器件EZ-USB FX2 CY7C68013A-56。图2为EZ-USB器件工作在Slave FIFO模式下时FX2 USB和FPGA的
典型电路连接图。
2．2 FPGA和USB简介
设计中的核心控制器件FPGA选用Ahrea公司的EP2C8Q208C8，而USB设备器件则选用Cypress公司的CY7C68013A-56。EP2C8Q208C8是Ahera Cyclone II系列器件中的一种，Cyclone II FPGA是基于Stratix II的90 nm工艺生产的低成本FPGA。Cyclone II FPGA的应用主要定位在终端市场，如消费类电子、计算机、工业和汽车等领域。
EP2C8Q208C8内部有2个锁相环(PLL)和8个全局时钟网络，8 256个逻辑单元(LE)
个，36个M4K RAM，18个乘法器模块，可用I／O数138个。EP2C8Q208C8具有低成本、高性能、低功耗和对IP-PBX系统的可扩展性(足够多的I／O接口)的优点，因此这里选择该器件作为系统的控制器件。
CY7C68013A-56器件是第1个包含USB2．0的集成微控制器，其内部集成有1个增强型的8051，1个智能USB串行接口引擎(SIE)，1个USB数据收发器，3个8位。I／O、16位地址线、8．5 KB RAM和4 KB的FIFO等。增强型8051内核完全与标准805l兼容，而性能可达到标准805l的3倍以上。图3为CY7C68013A-56的结构框图。
CY7C68013A器件在数据传输时利用4 KB的FIFO，包含7个端点：EPOIN／OUT，EPlIN，EPlOUT，EP2，EP4，EP6，EP8。其中EPO、EPIIN和EPlOUT是3个64 B的缓冲端点，只能被固件访问，EP0是默认的数据输入输出端口缓存，默认工作于控制传输，EPlIN和EPlOUT是独立的64 B缓存，可以配置成块传输、中断传输或同步传输。端点2、4、6、8是大容量高宽带的数据传输端点，可配置为各种带宽以满足实际需求。端点2、6能配置成每帧成512 B或l 024 B，并可配置为2、3、4级，则EP2，EP6最大能被配置为4 KB的缓存；端点4、8则能配置为每帧512 B的缓存。
3 系统软件设计
3．1 USB Firmware设计
由于设计中使用FPGA控制USB设备进行语音电话通信，所以在USB部分使用3种USB传输模式：控制传输、中断传输、等时传输。控制传输用于实现设备枚举主机的标准请求以及厂商自定义请求；中断传输用于实现设备对主机的唤醒，是唯一的设备主动向主机发送数据的传输方式；等时传输用于实现语音数据的双向同步传输。USB Firmware设计重点是语音的通信段。
CY7C68013A具有PORTS、Slave FIFO、GPlF共3种工作模式。PORTS模式是最基本的数据传输方式，其数据传输需CPU直接参与，适于传输速率要求不高的场合；GPIF模式是主机方式，内部主机控制端点FIFO；Slave FIFO模式是从机方式，外部控制器，如FPGA、DSP。应用中使用异步FIFO方式，采用内部48 MHz时钟，自动方式，而固件程序的编写则以Cypress 公司提供的固件程序框架为基础，在其初始化函数中添加自己的配置代码。
在整个系统中，CY7C68013A的固件主要完成以下工作：初始化USB器件；作为USB接口与主机通信并传输数据；利用CY7C68013A器件的Slave FlFO接口控制USB器件和外部控制器之间的数据传输。因此同件主程序比较复杂，除了上面的TD_lnit()初始化外，还需要大量函数，但基本结构相对简单，包括3个过程：USB控制器的初始化；主函数，包括处理标准设备请求的代码；中断处理，包括处理各种中断的程序代码。图4为同件主程序流程。
3．2 USB驱动程序
USB系统软件由主机中的软件和设备同件构成。USB主机中的软件主要包括USB设备驱动(USBDD)、USB总线驱动(USBD)和USB主控制器驱动(HCD)。
USB设备驱动程序(或客户驱动程序)处于最顶层，它支持特定设备类的驱动，负责与其对应的USB设备进行通信和读写控制，实现各个USB设备特殊的功能应用。连接USB设备的每种类型的功能单元都必须具有客户驱动程序。客户驱动程序把USB设备看作是一个可被访问的端点的集合。USB设备可以被控制并与其功能单元通信。USB设备驱动程序通过I／O请求包(IRP)向USB总线驱动程序发送请求。这些请求包将一个给定的传输初始化。这种传输可以来自于一个USB目标设备或发送到USB设备。
USB总线驱动(USBD)是在主机控制器驱动和USB设备驱动之间的模块，它对应USB协议的USBD，在Windows系统中由USBD．SYS模块提供。它是在某一操作系统上对USB总线和协议提供支持的软件，独立于USB设备和USB设备驱动，并对它们进行控制和提供统一编程接口。
USB主控制器驱动程序(HCD)处于最底层，它负责对主机控制器进行抽象和对USB提供低级支持。
3．3 PC端的软件设计
绪论 简述GIS的理解（需具体说明） 地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务、地理信息解决方案 GIS的概念 GIS是由计算机硬件、软件、用户、空间数据和不同方法组成的系统，该系统用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。 GIS是以一种全新的思想和手段来解决复杂的规划、管理和地理相关问题，例如城市规划、商业选址、环境评估、资源管理、灾害监测、全球变化。 地理信息的定义 理解1：地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识； 理解2：表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称； 理解3：一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它起源于地图，地图是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。 地理信息的特点 空间分布性：地理信息的定位特征多维性：单点多重属性信息动态性（时间性）：随时间动态变化数据量大：具有空间特征、属性特征、时间特征 地理信息含义 “有地理参照的信息”(Geographically Referenced Information)或者，“与地理位置有关的信息”GIS的定义、特点 地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据功能的计算机软硬件系统。地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。 GIS的组成 ①系统硬件 GIS主机：大型、中型、小型机，工作站/服务器、微型计算机 GIS外部设备：输入设备：数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量设备、全站仪等；输出设备：绘图仪、打印机、图形显示终端等；数据存贮与传送设备：磁带机、光盘机、活动硬盘、U盘、MP3等 GIS网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等 硬件的三种应用模式 单机模式： 由基本外设、处理设备和输出设备构成 适用于小型GIS建设 数据传输与资源共享不方便 局域网模式： 部门或单位内部GIS建设 专线连接 资源共享较方便 广域网模式： 用户分布地域广泛，不适合专线连接 公共通讯连接 资源共享方便 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接 ②系统软件 系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，目前流行的有DOS、Windows98/Nnt/2000/XP、UNIX 等。系统软件关系到GIS软件和开发语言使用的有效性，是GIS软硬件环境的重要组成部分。 基础软件 数据库软件 流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。 Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而ESRI公司的SDE（Spatial Database Engine）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。 图形平台 某些GIS软件中图形处理平台。如AutoDesk公司开发的基于AutoCAD的AutoMap GIS软件、Intergraph公司的基于MicroStation的MGE GIS软件 ③空间数据是GIS的血液 GIS的操作对象为空间数据 空间数据特征：空间参考、属性、时间数据； 空间数据组织：矢量结构、栅格结构。 ④管理人员 GIS的开发是以人为本的系统工程。 业务素质与专业知识是GIS工程及应用成功的关键。 不但对GIS的技术和功能有足够的了解，而且要具备组织管理管理的能力。 技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。 GIS 功能：采集、处理、分析、查询、管理、显示、输出空间查询：位置查询、属性查询、拓扑查询 空间查询是最基本的分析功能，包括从空间位置检索空间物体和从属性条件检索空间物体 空间分析：地形分析、网络分析、缓冲区分析、几何量测、地图分析、叠置分析、统计分析、决策分析 缓冲区分析：解决近邻度问题 缓冲区分析就是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需要的结果。 网络分析：解决路径分析和资源优化配置的问题 GIS中的网络由一系列相互联系的线状要素组成的，是对城市网络的抽象。 叠加分析：解决设施的选址问题 把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算，产生新的空间图形和属性的过程。 GIS的产生和发展（选择或判断） 1963年加拿大测量学家Tom linson创造了GIS系统 ①60年代起步阶段②70年代巩固阶段③80年代突破阶段④90年代产业化阶段⑤21世纪网络化阶段 简述GIS的建模过程：了解目的（实际问题）；准备所需数据，建立所需空间数据库；建模；查询和分析；生成报表。 举例说明GIS可应用的行业 所谓地理信息系统的应用就是人们应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。 气象部门、环境评估、宏观决策、规划决策、A VHRR、城市土地利用信息系统、电信资源管理、铁路地理信息系统、公安警用地理信息系统、医疗机构信息查询 GIS的地学基础 GIS中为什么要考虑地图投影 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算与分析。 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析 地球椭球体是不可展曲面，而地图是一个平面，当球面展开为平面时必然产生破裂或褶皱。“地图投影”就是要解决球面不可展的矛盾。 地图投影 由于球面上一点的位置是用地理坐标(经度、纬度)表示，而平面上是用直角坐标(纵坐标、横坐标)或者极坐标(极径、极角)表示，所以要想将地球表面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。地图投影是保证地图精确度的重要的数学基础之一。 地图投影变形：面积变形、角度变形、长度变形 地图投影分类 投影面及球面的位置：圆锥投影、圆柱投影、方位投影
电子科技大学 实验报告 学生姓名：学号：指导教师： 实验地点：主楼C2 -103 实验时间： 一、实验室名称：测控技术实验室 二、实验项目名称：基于AD9481的高速数据采集系统实验 三、实验学时： 3 四．实验目的 1 了解数据采集的基本结构原理，包括模拟信号调理电路、模数转换电路、数据缓冲与存储电路、数据处理与显示、通信接口等； 2 学习基本的数据采集平台搭建、熟悉测试实验平台的操作； 3学习触发通道基本原理，加深对数据采集系统中触发功能的理解。 4理解信号调理电路的工作原理，包括衰减电路、放大电路、偏移调节电路。五．实验任务 1．在测控技术及嵌入式系统平台上，按照信号链路，学习了解实验系统各个模块的功能，包括模拟信号调理模块，ADC采集模块、处理及显示模块、电源模块、数字万用表模块等。 2 搭建电路模块并确认采集平台正常工作，实现波形的正确采集及显示。
3. 信号调理功能实验，掌握模拟通道对信号衰减、放大作用的原理；设置信号源发出频率、幅度固定的交流电压信号，并输入到模拟通道，分别调节采集系统的幅度档位，观察并记录测量结果表。 六．实验设备 1．信号源普源精电 DG4162一台/EE1462； 2. 测控技术及嵌入式实验平台PG1000一台； 七．实验内容 1信号调理通道无源衰减/放大实验 信号调理通道幅度档位（垂直灵敏度）分为两类：衰减档/放大档,在衰减档模式下（对应垂直灵敏度500mV/div~5V/div），首先是对信号做20倍的衰减，然后在送入后级电路。对于相同幅度的信号，由于衰减档位进行了较大衰减，送至ADC后信号幅度小于放大档位时候对应的幅度，在显示屏中可以明显看到。 输入800mVpp，1KHz的方波信号，在不同幅度档位下，观察显示的波形幅度（格数），显示的波形格数代表了输入到ADC的信号大小（显示格数与ADC量化成正比关系），并完成下表。 2 压控可变增益放大器实验 由于垂直灵敏度档位较多，不同档位对应不同的增益，这里就需要可变增益
智能手机终端的数据采集及分析系统 主要功能如下： 采集使用数据采集程序手机的手机号码：数据采集程序必须开通GPRS，实时传输采集数据及监听服务端指令；所以会有一定的数据量。为解决用户因GPRS传输采集数据产生的费用，所以记录用户的手机号码。 采集GPS信息：经纬度，时间，速度； 采集无线网络状况信息：GSM，GPRS网络情况； 获取的无线网络信息并附加GPS信息，帮助数据分析专家系统分析处理； 数据采集终端的主要功能如下： 实时诊断网络信息； 诊断分为空闲时诊断与使用时诊断； 空闲时诊断：根据运营商的相关规定设定网络异常指标；当手机处于空闲状态时，指定频率（秒）获取无线网络的基本参数，如CID，LAC，BSIC，BCCH，RxQuality，RxLevel，C/I，C/A,TxPower,TA,TS等；根据设定的异常指标来判断是否出现异常;如果出现异常则保存本次信息，并获取此时此地的GPS信息、本手机的手机号码一并发送至指定服务器，由“数据分析专家系统”分析处理。 发送数据内容：本手机的手机号码+无线网络基本参数+GPS信息； 数据格式：XML文件格式； 传输方式：使用GPRS进行数据传输； 使用时诊断：用户使用手机时，检测用户使用过程中无线网络的状况；如手机数据下载过程中，检测总的下载量，下载时间，是否下载成功，如果不正常则记录本次使用过程； 诊断项： 2通话：未接通、掉话、呼叫时延； 2短信（SMS），彩信（MMS）：是否发送或接受成功、发送或接受时间； 2GPRS Attach：Attach是否成功、Attach成功的时长PDP激活，PDP激活是否成功、激活成功的时长； 2WAP数据传输：WAP登陆测试；WAP登陆是否成功；WAP登陆成功时长； 2WAP刷新测试：WAP刷新是否成功；WAP刷新成功时长；
北京紫光华宇软件有限责任公司 2020年1月
大企业数据采集分析平台- VICDP 相关产品VICDP-税务版、VICDP-集团版、VICDP-录入版 程序版本V4.1.1 修订时间2009年05月 版权声明 本产品的所有部分，包括安装程序、联机帮助文档等，其知识产权归北京紫光华宇软件股份有限公司（简称“本公司”）所有，本公司会根据本系统程序的升级，更新本帮助文档的内容，恕不另行通知。未经本公司书面许可，不得任意仿制、拷贝、誊抄或转译。除此之外，本帮助文档中所涉及到的数据或报表的示例，均是为了尽可能地说明产品功能而虚构的，如与实际单位所使用的名称和报表数据相似，纯属巧合。 ■版权所有■不得翻印 北京紫光华宇软件股份有限公司 地址：北京市海淀区中关村东路1号院清华科技园科技大厦 C座23F 邮编：100084 E-Mail： 网址： 售后热线： 大企业数据采集报送流程 全国税务大企业管理分为国家级大企业和省级大企业，本次下发的大企业数据采集分析平台软件支持三种工作模式： 1、税务机关录入。这种形式可以同时支持国家级和省级大企业，由基层税务机 关录入，层层上报。对于国家级大企业，省局负责将这部分数据报送总局； 省级大企业数据，由省局大企业处负责管理使用。 2、大企业集团上报。国家级大企业填报数据后，通过邮件方式或其他方式直报 总局和本省省局大企业处。省级大企业数据报送本省省局大企业处之后，数据不再报送总局。（本方式将通过VICDP集团版和VICDP录入版支持，产品相关事宜将于2009年6月1日发布在我公司产品网站：） 3、省局导入CTAIS数据。省局负责将国家级大企业数据导入大企业数据采集分 析平台软件中，报送总局。省局也可以将省级大企业数据导入大企业数据采集分析平台软件，数据由省局大业务处负责管理使用。
地理信息系统名词解释大全 地理信息系统Geographic Information System GIS作为信息技术的一种，是在计算机硬、软件的支持下，以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。简单地说，GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息，它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统属于空间型信息系统。 地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。 地理信息科学与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。 地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。 地理信息流即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。 数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观对象的表示，是信息的表达，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。 信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。 四叉树数据结构是将空间区域按照四个象限进行递归分割（2n×2n，且n ≥1），直到子象限的数值单调为止。凡数值（特征码或类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。这样，对同一种空间要素，其区域网格的大小，随该要素分布特征而不同。 不规则三角网模型简称TIN，它根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。 拓扑关系拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的位置关系，拓扑数据也有利于空间要素的查询。 拓扑结构为在点、线和多边形之间建立关联，以及彻底解决邻域和岛状信息处理问题而必须建立的数据结构。这种结构应包括以下内容：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围（最大和最小x、y坐标值）。 游程编码是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网
数据采集与处理技术 参考书目： 1．数据采集与处理技术马明建周长城西安交通大学出版社 2．数据采集技术沈兰荪中国科学技术大学出版社 3．高速数据采集系统的原理与应用沈兰荪人民邮电出版社 第一章绪论 数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号（Digital Signal）, 在收集到计算机并进一步予以显示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）数据采集技术以在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广泛的应用。 1．1 数据采集的意义和任务 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换为数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。 数据采集系统的任务：采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的好坏，主要取决于精度和速度。 1．2 数据采集系统的基本功能 1.数据采集：采样周期
工业4.0智能数据采集解决方案 近些年在“工业4.0”，“智能制造”，“工业互联网”的大背景下，工业现场设备层的数据采集逐渐成为一个热门话题，实现工业4.0，需要高度的工业化、自动化基础，是漫长的征程。 工业大数据是未来工业在全球市场竞争中发挥优势的关键。无论是德国工业4.0、美国工业互联网还是《中国制造2025》，各国制造业创新战略的实施基础都是工业大数据的搜集和特征分析，及以此为未来制造系统搭建的无忧环境。 华辰智通工业互联网-工业数据采集方案： 大家都认识到实时获取设备层数据、消除自动化孤岛现象是实现智能制造、工业互联网的重要基础环节。但是，工业现场的设备种类繁多，各种工业总线协议并存，这也就导致了数据采集这项工作是一件非常个性化的事情，很难总结出一套放之四海而皆准的方案来。 数据采集一直是困扰着所有制造工厂的传统痛点，自动化设备品牌类型繁多，厂家和数据接口各异，国外厂家本地支持有限，不同采购年代。即便产量停机数据自动采集了，也不等于整个制造过程数据都获得了，只要还有其他人工参与环节，这些数据就不完整，所以不论智能制造发展到何种程度，工业数据采集都是生产中最实际最高频的需求，也是工业4.0的先决条件。
1.工业数据采集工具： 工业数据网关称为工业采集网关，也可以称为工业数据采集网关；它通过以太网接口：RJ45 接口；串行接口：RS485/RS232/RS422接口可以连接西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、台达、汇川、和利时、松下、永宏、海为和MODBUS 系列等。PLC、制器、输入/输出等设备，安全准确传输数据。 HINET 系列数据网关由湖南华辰智通科技有限公司自主研发生产，该网关采用高性能工业级32 位处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，是一款高性能、高性价比、适用于工业互联网便于大规模部署的工业数采终端。HINET 系列数据网关自带PLC 等工业控制器协议，一次性解决工业设备联网、工业设备数据采集及传输等难题。 HINET 系列数据网关是一款单协议单接口的工业数采终端，根据不同的型号HINET 数据网关支持的PLC 品牌包含西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、台达、汇川、和利时、松下、永宏、海为和MODBUS 系列等。 2.对工业生产设备数据采集：
第4章 空间数据的转换与处理 空间数据是GIS 的一个重要组成部分。整个GIS 都是围绕空间数据的采集、加工、存 储、分析和表现展开的。原始数据往往由于在数据结构、数据组织、数据表达等方面与用户自己的信息系统不一致而需要对原始数据进行转换与处理，如投影变换，不同数据格式之间的相互转换，以及数据的裁切、拼接等处理。以上所述的各种数据转换与处理均可以利用ArcToolbox 中的工具实现。在ArcGIS9中，ArcToolbox 嵌入到了ArcMap 中。本章就投影变换、数据格式转换、数据裁切、拼接等内容分别简单介绍。 4.1 投影变换 由于数据源的多样性，当数据与我们研究、分析问题的空间参考系统（坐标系统、投影方式）不一致时，就需要对数据进行投影变换。同样，在对本身有投影信息的数据采集完成时，为了保证数据的完整性和易交换性，要对数据定义投影。以下就地图投影及投影变换的概念做简单介绍，之后分别讲述在ArcGIS 中如何实现地图投影定义及变换。 空间数据与地球上的某个位置相对应。对空间数据进行定位，必须将其嵌入到一个空间参照系中。因为GIS 描述的是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为空间数据的参照系统。而地球是一个不规则的球体，为了能够将其 表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，就必须将球面的地理坐标系统变换成平面的投 图4.1椭球体表面投影到平面的微分梯形 Y
影坐标系统（图4.1）。因此，运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上由地理坐标确定的点，在平面上有一个与它相对应的点。地图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整性。 当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。投影转换的方法可以采用： 1. 正解变换: 通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由 一种投影的数字化坐标x 、y 变换到另一种投影的直角坐标X 、Y 。 2. 反解变换: 即由一种投影的坐标反解出地理坐标(x 、y →B 、L)，然后再将地理坐标代 入另一种投影的坐标公式中(B 、L →X 、Y)，从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换(x 、y →X 、Y)。 3. 数值变换: 根据两种投影在变换区内的若干同名数字 化点，采用插值法，或有限差分法，最小二乘法、或有限元法，或待定系数法等，从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换。 图4.2 投影变换工具 目前，大多数GIS 软件是采用正解变换法来完成不同投影之间的转换，并直接在GIS 软件中提供常见投影之间的转换。 借助ArcToolbox 中Projections and Transformations 工具集中的工具（图4.2），可以实现对数据定义空间参照系统、投影变换，以及对栅格数据进行多种转换，例如翻转（Flip）、旋转（Rotate）和移动（Shift）等操作。 4.1.1 定义投影 定义投影（Define Projection），指按照地图信息源原有的投影方式，为数据添加投影信息。具体操作如下： 图4.3 Define Projection 对话框 1. 展开Data Management Tools 工具 箱，打开Projections and Transformations 工具集，双击Define Projection 工具，打开Define Projection 对话框（图4.3）。 2. 在Input Dataset or Feature Class 文本 框中选择输入需要定义投影的数据。 3. Coordinate System 文本框显示为Unknown ，表明原始数据没有坐标系统。单击 Coordinate System 文本框旁边的 图标，打开Spatial Reference 属性对话框（图4.4），
一、论述高速数据采集系统的电磁兼容性（EMC）设计。 主要考虑因素：射频干扰问题，差模辐射，共模辐射，电源去耦，连线端接，接地技术，模拟/数字混合系统，PCB设计。可能产生的影响、问题解决方法、注意事项等。 答：电磁兼容（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。换句话说，即设备不会由于受到同一电磁环境中其他设备的电磁干扰而导致不允许的性能降低或失效；同时，设备也不会使同一电磁环境中其他设备因受其电磁干扰而导致不允许的性能降低或失效。 以下是从不同角度对电磁兼容性的讨论： 1.射频干扰就是电磁波所带来的干扰.防止射频干扰最佳的方法是保证层间布线尽量短，避免产生额外的谐振回路。短的连线能减小电感阻抗、缩短信号传输延时。 2.差模辐射：应减小电流幅度I，减小信号频率及其谐波，加大数字信号上升/下降沿 tr，减小环面积S ，将信号线紧挨接地线。 3.共模辐射：共模电流会产生很强的辐射，对周围的电路形成辐射性干扰，尽量减小激励此天线的源电压，即地电位；提供与电缆串联的高共模阻抗，即加共模扼流圈;；将共模电流旁路到地。 4.电源去耦：一个电路的各个单元共用同一电源供电，为了防止各单元之间的耦合，需加去耦电路。造成耦合的原因有：数字电路——在电平翻转时的瞬间会有较大的电流，且会在供电线路上产生自感电压。功率放大电路——因电流较大，此电流流过电源的内阻和公共地和电源线路时产生电压，使得电源电压有波动。高频电路——电路中有高频部分因辐射和耦合在电源上产生干扰。应设计较小的电流回路具有更低辐射。 5.接地技术：数字和模拟地要采用单点星形连接且靠近电源。 6.对于模拟/数字混合系统，主要措施有抑制地线干扰，总原则是数字电路与模拟电路分开接地，对微弱模拟量电路实行全面覆盖的电磁屏蔽，采用直流隔离措施。 7.PCB设计：PCB板设计的开始阶段就是层的设置，层设置不合理可能产生诸多的噪声而形成电磁干扰和自身的EMC问题，所以合理的层布局对电磁兼容性而言是十分重要的。PCB板层由电源层、地线层和信号层组成。层的选择、层的相对位置以及电源、地平面的分割、PCB板的布线、信号质量、接口电路的处理等都对PCB板的EMC指标起着至关重要的作用,也直接影响到整台电子产品的电磁兼容性。根据电源、地的种类、信号线的密集程度、信号频率、特殊布线要求的信号数量、周边要素、成本价格等方面的综合因素来确定PCB板的层数。要满足EMC的严格指标并且考虑制造成本,适当增加地平面是PCB的EMC设计最好的方法之一。对电源层而言,一般通过内电层分割能满足多种电源的需要,但若需要多种电源供电,且互相交错,则必须考虑采用两层或两层以上的电源平面。对信号层而言,除了考虑信号线的走线密集度外,从EMC的角度,还需要考虑关键信号(如时钟、复位信号等)的屏蔽或隔离,以此确定是否增加相应层数。对PCB板进行空间分割的目的是为了降低PCB上不同类型的元器件之间互相干扰。空间分割的实施方法就是对元器件进行分组,可以根据电源电压高低、数字器件或模拟器件、高速器件或低速器件以及电流大小等特点,对电路板上的不同电气单元进行功能分组,每个功能组的元器件彼此被紧凑地放置在一起以便得到最短的线路长度和最佳的功能特性。高压、大功率器件时,与低压、小功率器件应保持一定间距,尽量分开布线。
采集系统实现原理说明 1.采集系统概览 审计工作的第一步是数据采集，从采集的原始数据中抽取所需要的部分并转化格式，再导入后台审计系统处理；其中，数据采集和数据抽取、转换占据三分之二的工作流程和大量的时间。如何将该部分的工作简单化、智能化和自动化，是本采集系统的主要功能。 众多被审计单位的IT系统建设模式、规模存在重大的差异，基于不同的标准而设计，采用不同的架构和应用软件构建而成。该采集系统需要与这些种类繁多的系统协同工作，其开放性、统一性和兼容性是非常重要的衡量指标。 2.财务系统采集、转换实现原理说明 2.1财务系统现状 现阶段的审计任务主要是经济审计，主要涉及被审计单位的财务系统。财务系统与其他系统相比，存在很大的差异，体现在几个方面： ●财务软件种类繁多，标准不统一 ●后端数据库类型多种多样 ●不同单位的财务管理方式差异很大 ●财务数据内在格式保密
被审计单位采用的财务系统主要分成两大类，国内财务软件和国外财务软件。财务软件的简单汇总信息如下： 其中，用友、金蝶和SAP公司的财务软件，使用率最高。 参考信息来源于“中国财政部“的官方网站，具体链接如下：https://www.doczj.com/doc/4414063930.html,/lanmudaohang/tongzhitonggao/201303/t2013031 9_782244.html 2.2财务系统数据采集 财务系统经过长时间的发展，其架构基本上趋于统一，即两层架构：财务处理应用接口和后台数据存储。
简单描述如下： 由于所有的财务数据均存放在后台的数据库中，原则上，采集系统直接从数据库抽取数据即可；因此，采集系统不会与财务系统，特别是不会与“财务处理应用接口“发生直接的互操作。 采集系统的数据库抽取功能特点： 采集系统支持的数据库类型众多，包括Access、SQL、MySQL、Oracle、Sybase、DB2和Informix等，涉及不多的版本和操作系统平台。
关键词：声卡数据采集MATLAB 信号处理 论文摘要：利用数据采集卡构建的数据采集系统一般价格昂贵且难以与实际需求完全匹配。声卡作为数据采集卡具有价格低廉、开发容易和系统灵活等优点。本文详细介绍了系统的开发背景,软件结构和特点,系统地分析了数据采集硬件和软件设计技术,在此基础上以声卡为数据采集卡,以MATLAB为开发平台设计了数据采集与分析系统。 本文介绍了MATLAB及其数据采集工具箱, 利用声卡的A/ D、D/ A 技术和MATLAB 的方便编程及可视化功能,提出了一种基于声卡的数据采集与分析方案,该方案具有实现简单、性价比和灵活度高的优点。用MATLAB 语言编制了相应软件,实现了该系统。该软件有着简洁的人机交互工作界面,操作方便,并且可以根据用户的需求进行功能扩充。最后给出了应用该系统采集数据的应用实例。 1绪论 1.1 课题背景 数据也称观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以数量的形式给出。数据采集，又称数据获取，就是将系统需要管理的所有对象的原始数据收集、归类、整理、录入到系统当中去。数据采集是机管理系统使用前的一个数据初始化过程。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都是数据采集工具。 数据采集（Data Acquisition）是将被测对象(外部世界、现场)的各种参量(可以是物理量，也可以是化学量、生物量等)通过各种传感元件作
适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。 被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。数据测量方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，都以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量数据。 在智能仪器、信号处理以及自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题，常常需要对外部的温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集。数据采集技术是一种流行且实用的技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年来，随着数字化技术的不断，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展态势。 数据采集系统是一种应用极为广泛的模拟量测量设备，其基本任务是把信号送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同的需要进行相应的计算和处理。它将模拟量采集、转换成数字量后，再经过计算机处理得出所需的数据。同时，还可以用计算机将得到的数据进行储存、显示和打印，以实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被用作生产过程中的反馈控制量。
《地理信息系统》模拟题 一．单项选择题 1、世界上地理信息系统的普遍发展和推广应用的阶段是20世纪（）年代 A.60年代 B.70年代 C.80年代 D.90年代 2、以下不属于GIS输出设备的为（）。 A.绘图仪 B.数字化仪 C.打印机 D.高分辨率显示装置 3、在地理信息系统中，空间线对象是（）。 A.0维特征 B. 1维特征 C. 2维特征 D. 3维特征 4、空间图形的不同类元素之间的拓扑关系称为：（）。 A．拓扑邻接B．拓扑关联C．拓扑包含D．拓扑相交 5、获取栅格数据的方法有：（）。 A．手扶跟踪数字化法B．屏幕鼠标跟踪数字化法 C．扫描数字化法D．人工读取坐标法 6、栅格结构的特点是：（）。 A．定位明显、属性隐含B．定位明显、属性明显 C．定位隐含、属性明显D．定位隐含、属性隐含 7、在空间数据库概念模型中，下面不属于传统数据模型的是：（）。 A．层次数据模型B．网络数据模型C．关系数据模型D．面向对象数据模型 8、描述图形在保持连续变化状态下，图形关系保持不变的性质．或空间实体之间的关系的数据为：（）。 A．属性数据B．拓扑数据C．几何数据D．统计数据 9、在栅格数据获取过程中，为减少信息损失提高精度可采取的方法是：（）。 A.增大栅格单元面积 B.缩小栅格单元面积 C.改变栅格形状 D.减少栅格总数 10、GIS区别于其它信息系统的一个显著标志是：（）。 A.空间分析 B.计量分析 C.属性分析 D.统计分析 11、数据处理是GIS的基本功能之一，对数据从一种数据格式转换为另一种数据格式，包括结构转换、格式转换、类型转换等，这种数据处理为（）。 A.数据重构 B.数据变换 C.结构转换 D.数据抽取 12、以下不属于拓扑数据结构的特点为（）。 A.点是相互独立的，点连成线，线构成面； B.弧段是数据组织的基本对象； C.每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次； D.每条线始于起结点，止于终结点，并与左右多边形相邻接。 13、以线性四叉树表示8*8的栅格矩阵时，第6行第5列位置处的栅格的十进制MORTON
第十章数据的收集、整理与描述1.数据处理的一般过程2. 数据处理一般包括收集数据、_____________、_______________和分析数据等过程.数据处理可以帮助我们更好地了解周围世界，对未知事物作出合理的推断和预测.3.全面调查和__________是收集数据的两种方式，全面调查通过调查________来收集数据，抽样调查通过调查_______来收集数据.4.实际调查中常采用抽样调查的方法获取数据.用样本估计_______是统计的基本思想.抽样调查具有花费少、省时的特点，还适用一些不宜使用全面调查的情况. 采用抽样调查需要注意：①样本容量要适中，一般为总体的5%～10%；②抽取时要尽量使每一个个体都有相等的机会被抽到.这样抽取的样本才具有代表性和广泛性.才能使样本较好地反映总体的情况.5.要考察的全体对象称为________，组成总体的每一个考察对象称为______，被抽取的那些个体组成一个________，样本中个体的数目称为_____________.6.利用统计图表描述数据是统计分析的重要环节. 四种统计图的各自特点：（1）条形统计图：能清楚地表示出每个项目的具体数目；（2）扇形统计图：能清楚地表示出各部分在全体中所占的百分比；（3）折线统计图：能清楚地反映事物的变化情况；（4）直方图：能清楚地表示出每组频数的大小.7.扇形统计图表明的是部分在总体中所占的百分比，一般不能直接从图中得到具体数量，、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
一前言 1.1 数据采集系统简介 数据采集，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机（或微处理器）的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。该数据采集系统是一种基于TLC549模数转换芯片和单片机的设备，可以把ADC采集的电压信号转换为数字信号，经过微处理器的简单处理而交予数码管实现电压显示功能，并且通过与PC的连接可以实现计算机更加直观化显示。 1.2 数据采集系统的研究意义和应用 在计算机广泛应用的今天，数据采集的在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。利用串行或红外通信方式，实现对移动数据采集器的应用软件升级，通过制订上位机(PC)与移动数据采集器的通信协议,实现两者之间阻塞式通信交互过程。在工业、工程、生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。例如：在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等。现在常用的采集方式是通过数据采集板卡，常用的有A/D 卡以及422、485等总线板卡。卫星数据采集系统是利用航天遥测、遥控、遥监等技术，对航天器远地点进行各种监测，并根据需求进行自动采集，经过卫星传输到数据中心处理后，送给用户使用的应用系统。 1.3 系统的主要研究内容和目的 本课题研究内容主要包括：TLC549的工作时序控制，常用的单片机编辑Ｃ语言，VB 串口通信COMM控件、VB画图控件的运用等。 本课题研究目的主要是设计一个把TLC549（ADC）采集的模拟电压转换成八位二进制数字数据，并把该数据传给单片机，在单片机的控制下在实验板的数码管上实时显示电压值并且与计算机上运行的软件示波器连接，实现电压数据的发送和接收功能。
智能电网的数据采集系统 关键词：数据采集, 智能电网 现代观念的智能电网由高效、可靠、随时保持有效的配电网络组成。为了达到这些目标，电网必须支持配电资源管理，例如太阳能和风能发电，据此，新型电气设备能够获得所需的新能源，例如，大量的电动汽车或现代化家电便利设施。由于人们对电网的依赖性非常大，所以正常运行时间成为关键，电网必须7x24小时不间断、高效运行。任何机械系统常见的、甚至是最普通的系统故障和缺陷都是不可容忍的。所以智能电网必须自动检测系统故障，然后快速隔离，以便快速修复。 实现这一愿景的关键是数据：高精度和动态可用性。全球范围的供电公司都采用智能电网设备，此类设备提供关于动态变化负荷的高精度、随时间变化的信息。为精确收集此类电力数据，必须同时采集所有电力线的电压和电流数据，供电公司即可了解不同相之间的时序，确保电网的正常运行时间。最关键的应用是测量三相功率，要求每条线路有多路时间对齐的模拟输入，用于测量电压和电流。 本文回顾三相系统的功率测量要求，然后介绍称为Petaluma的新型子系统参考设计，该设计监测智能电网，同时收集三相模拟数据。Petaluma为更加智能的电网数据管理提供了保证。 三相电功率测量基础知识： 三相电力系统承载频率相同的三相交流电(AC)，各相之间彼此相位差120°。图1所示为三相电压波形，图2所示为配置为4线Y型
或星型连接的三个单相。3线Y型连接与没有零线的4线连接完全相同。零线(图2中黑色线)连接至Y型配置系统的中心点，供不平衡负载使用。如果负载恰好平衡，意味着各相电流相同，相电流彼此抵消，零线中没有电流。因此，3线连接常用于平衡负载。显而易见，线越少，消耗的铜缆就越少，系统成本越低、也更经济。 图1.三相电波形。三相均为交流电(AC)，频率相同，各相之间彼此相位差为120°。 图2线Y型配置。负载不平衡时，使用零线(黑色)。
地理信息可视化大数据系统分析 1、前言 伴随着IT技术的飞速发展，人类社会已步入信息化时期，人类活动和社会经济发展所累积的专业知识和工作经验依靠智能化技术积累成大量的数据资源。步入二十一世纪，随着互联网技术、移动互联和物联网技术的盛行，数据资源正展现为类型和经营规模的迅速扩大，比如中国电商企业淘宝公司每日均值约有6000万账号登录和20亿PV，沪深两市每日4个钟头的交易时间会产生三亿条以上逐笔成交数据，腾讯企业各种数据储存量（经压缩解决后）超出100PB。大量数据资源为数据发掘和剖析从而发觉和运用数据使用价值出示了前所未有的机会，大数据时期早已来临。 1980年，知名未来学者阿尔文·托夫在《第三次浪潮》一书里写到：假如说IBM的服务器打开了信息化改革的序幕，那么“大数据”才算是第三次浪潮的华彩协奏曲。自2009年开始，“大数据”变成了互联网信息技术行业的流行词汇。在2011年，美国知名咨询管理顾问公司麦肯锡明确提出大数据时期的见解：“数据，早已渗入现如今的每一个制造行业和业务职能行业，称之为重要的生产要素”。同一年三月，美国奥巴马政府部门就在白宫网站更新了《大数据研究和发展倡议》，将为此投入两亿美金以上资产，用以产品研发大数据重要技术，以占领数据资源综合利用的主阵地。诸多征兆莫不说明大数据身后潜在着极大的使用价值。那么，究竟什么叫大数据？百度百科界定大数据或称海量资料，指的是所涉及到的材料规模巨大到没法透过现阶段主流工具软件，在有效时间内做到获取、管理、解决并梳理变成协助企业运营决策更积极目的的新闻资讯。 具体来说，大数据关键有4个特性：一是数据规模极大，从TB级別上升到PB级別上述；二是数据种类繁杂，包含网络日记、视频、照片、地理位置信息等多种类型数据；三是使用价值相对密度低，以视频为例子，持续无间断监控过程中，可能有效的数据仅仅有一两
HiIAP 数据采集处理平台(统计 概述HiIAP统计信息采集及处理平台软件是北京和利时信息技术有限公司(简称:和信公司在总结了多年电子政务及办公自动化系统的开发和实施经验的基础上,采用了先进的https://www.doczj.com/doc/4414063930.html,和XML技术开发的以企业电子报送为目标的统计数据采集、处理、查询、汇总的平台软件。该软件基于网络和数据库技术实现,采用了微软的.NET构架作为支撑和开发环境,以XML的方式实现了统计报表描述的标准化。软件功能完备、简便实用、安全高效,能够满足各种统计需求,同时也提供了完善的通用数据处理功能,为各部门统计业务提供完整的解决方案。产品功能概述●强大的报表定义功能。普通统计业务人员即可快速完成复杂的报表程序的设计。 ●专业的报表录入功能。真正实现了“所见即所得”的报表录入界面。支持边录边审、跳转、自动摘数等多种录入相关功能。 ●提供多种审核方式。软件提供了网上和本地两种审核方式,并提供了方便灵活的定义方式。 ●复杂汇总表的定义功能。采用最简单的操作生成复杂的汇总表,且所生成的汇总表可以直接满足印刷要求。 ●计算功能。实现对报表数据的再加工。可以跨表跨专业,从多个数据源提取数据参与运算。 ●任意查询检索功能。提供了可视化、通用性极强的数据查询页面,实现了跨报表、跨专业数据的任意查询。 ●具有不同层次报表、数据的管理功能。通过专业管理员分配用户、报表权限,设置数据共享,实现不同层次用户的报表及数据管理。通过系统权限控制,上级用户可以验收、代处理及监控下级的报表情况。 ●可以根据需要对用户、报表任意分组,以满足各类综合管理部门的需求。●提供多种数据备份、恢复及导入、导出机制。●提供与在线功能一致的离线程序,在网