基于文件系统的高速数据记录系统
收稿日期:2009-06-11
作者简介:王超(1985 ),男,博士生,E mail:w angchao1125@https://www.360docs.net/doc/1213420411.html,;刘伟(1976 ),男,博士,讲师,E mail:eliuw ei@https://www.360docs.net/doc/1213420411.html,.
第30卷 第5期2010年5月北京理工大学学报
T r ansactio ns of Beijing Institute of T echnolo gy V ol.30 N o.5M ay 2010
基于文件系统的高速数据记录系统
王超, 刘伟
(北京理工大学信息与电子学院,北京 100081)
摘 要:针对高速数据记录系统中记录过程和文件化过程的带宽不匹配问题,分析了影响文件化带宽的因素,提出了一种更具有灵活性和实用性的基于文件系统的记录方法.用该方法建立了文件系统框架,将存储空间划分为连续的管理信息区和数据区,记录过程中顺序记录数据到数据区,记录结束后修改管理信息区.在保证不影响系统记录带宽的前提下,该方法改善了文件化过程的带宽,实现了记录数据的高速文件化.关键词:数据记录;文件化;文件系统;F AT 32
中图分类号:T P 311 52 文献标志码:A 文章编号:1001 0645(2010)05 0543 05
File System Based High Speed Data Recording System
WANG Chao, LIU Wei
(Scho ol o f Informat ion and Electr onics,Beijing Inst itut e o f T echno lo gy ,Beijing 100081,China)
Abstract :Aim ing at the bandw idth mism atch betw een r ecord pro cess and convert pr ocess in hig h speed data r ecording system ,factors that affect convert pr ocess bandw idth are analyzed,and a more flex ible and practical data reco rding method based on file system is proposed.The method divides storag e m em ory into consecutive information manag em ent space and data sto rag e space by establishment of file sy stem in advance.In reco rd pro cess,data is r ecorded in data sto rag e space consecutively and in co nvert process,info rmatio n manag em ent space is m odified.Thus,w ithout decreasing reco rd bandw idth,the method could im pro ve the bandw idth in conv er t process to achieve high speed file conversion.
Key words :data recording;conv ert pro cess;file system;FAT 32 随着电子信息产业的迅速发展,高速数据记录系统越来越广泛地应用在各个领域,例如导弹跟踪、高分辨雷达成像、高能物理、电波天文学以及航空航天测试等.这些应用领域要求数据必须快速、可靠地记录在存储设备中,用作后续的分析和使用.
高速数据存储系统需要依托磁盘的海量存储能力以及高速的读写带宽.磁存储技术由最初16 7MB/s 存储带宽,528MB 容量的IDE 磁盘发展到如今拥有超过1T B 容量,300MB/s 带宽的SAT A 磁盘.主要用于工业级存储的SCSI 技术标准也从最初10M B/s 的传输带宽发展到U ltra320SCSI 标准支持的320M B/s 的传输带宽.新一代的存储技
术如串行SCSI (SAS)以及面向光纤网络存储的存储局域网络(SAN),这些都为高速数据存储技术带来了新的发展.
1 问题的提出
传统的数据记录系统直接以文件形式记录数据.文件形式的数据可以在操作系统下方便灵活地访问.但是受到文件系统对文件的管理约束,记录过程中数据不一定连续存储在磁盘连续的逻辑块地址上,磁头在不连续逻辑块地址间的切换会降低磁盘的记录效率[1]
.因此直接文件形式的记录在方便进行数据访问的同时约束了系统的记录带宽.为了
提高系统的记录带宽,可以使用顺序的存储格式.顺序格式的数据存储绕过了文件系统,直接将数据记录在磁盘的连续的逻辑块地址上,以此减少磁盘磁头的切换时间提高记录效率[2-3].
在面向实时存储的高速数据记录系统中通常使用顺序存储格式.目前一种典型的高速数据记录系统是基于PCI 接口的数据采集卡和磁盘阵列实现的[4],结构框图如图1所示
.
图1 高速数据存储系统结构图
Fig.1 Block diagram of high s peed data recording
采集卡通过PCI 总线将采集的数据传输至上位机内存,数据在上位机内存中缓存后再次经由PCI 总线顺序地记录到磁盘阵列.这个过程称之为记录过程.顺序的存储格式改善了系统的记录带宽,但是没有文件系统支持的数据无法直接在操作系统下访问.因此,记录结束后需要文件化过程:从无文件系统支持的源磁盘阵列中顺序读出记录的数据后以文件形式转存到有文件系统支持的目的磁盘阵列中,如图2所示
.
图2 文件化过程示意图Fig.2 C on vert p roces s
对于高速数据记录系统而言,往往需要得到更高的记录带宽并且尽量压缩后期文件化过程的时间,但是文件化过程带宽受到目的磁盘阵列存储文
件速度的限制,很难满足实际需求.数据记录带宽和文件化带宽的不匹配严重影响了高速数据记录系统的整体性能.因此研究和解决记录过程和文件化过程的带宽匹配问题对于高速数据记录系统的应用很有意义.
2 问题的分析及解决思路
由以上的分析可以看出,整个系统的工作划分为记录过程和文件化过程两部分.见图1搭建的高速数据记录系统.测试1中上位机采用Advantech 3369主板(2GB DDR RAM /Intel Pentium M 1 6GH z);采集模块采用自行研制开发的PCI 接口采集卡;磁盘阵列由3块U ltra320SCSI 磁盘组成.主板和采集卡直接通过PCI 总线连接,磁盘阵列通过Advantech 7901SCSI 接口板与PCI 总线连接,PCI 总线工作在66M H z/64bit 模式.经过实际测试,系统各模块的工作带宽如表1所示.其中B acq
表示采集卡的工作带宽;B S CSI 表示磁盘阵列的工作带宽;B record 表示记录过程系统的平均工作带宽.
表1 记录过程带宽Tab.1 Record process bandwidth
M B/s
B r e cord B S
C SI B acq 135
240
360
分析表1中的数据.记录过程中SCSI 磁盘阵列需要和采集卡共享PCI 总线,一般使用经验公式(1)估算共享总线情况下的平均传输带宽,
B system =1/(1/B 1+1/B 2).
(1)
式中:B 1和B 2分别表示两个设备独立工作时的带宽;B system 表示两个设备共享总线时的平均工作带宽.将B S CSI =240M B/s 带入B 1,B acq =360MB/s 带入B 2,可以得到系统的平均工作带宽为B system =144M B/s 和实际测试记录过程带宽B record =135M B/s 基本吻合.
记录过程结束后,需要由文件化过程实现数据到文件的转化.文件化过程中数据从SCSI 磁盘阵列中顺序读出,然后以文件形式存储在有文件系统支持的磁盘.Adv antech 3369主板板载了80GB IDE 接口磁盘,可以将转化的文件直接保存到板载的IDE 磁盘上.图3给出了经过实际测试从SCSI
磁盘模组到80GB IDE 文件化的带宽.
由图3可以看出文件化过程的带宽约为20M B/s,远远小于记录带宽(135MB/s),文件化需要的时间近似为记录时间的7倍.也就是说从开始记录数据到最终形成文件需要的时间8倍于数据记
544
北京理工大学学报第30卷
图3 测试1中的文件化带宽
Fig.3 Con vert process ban dwidth on test 1
录过程,文件化带宽与记录带宽的不匹配严重影响了高速记录系统的应用性能.
考虑到IDE 磁盘的传输能力可能成为文件化过程的瓶颈,使用传输性能更好的光纤接口磁盘阵列代替IDE 磁盘作为文件化过程的目的磁盘.搭建独立于记录系统的数据转存测试环境,测试2选用H P v x8600WorkStation (3GB DDR2RAM /Intel Xeon X5640)工作站,搭配QLogic ql2340光纤适配卡用于连接光纤磁盘阵列,Adaptech 29320A SCSI 适配卡用于连接SCSI 磁盘阵列.其中SCSI 磁盘阵列为源磁盘阵列,仍然由3块U ltra320SCSI 磁盘组成;光纤磁盘阵列为目的磁盘阵列,由6块光纤磁盘组成.测试结果如图4所示
.
图4 测试2中的转化文件带宽
Fig.4 Con vert process ban dwidth on test 2
由图4可以看出,800GB 的数据形成文件需要约8600s,文件化带宽达到95M B/s.对比记录带宽135M B/s,文件化过程消耗的时间仍然1 4倍于记录过程.
分析上述的测试结果,文件化过程消耗的时间与系统的传输性能和数据长度有关.其中传输性能与系统的硬件组成有关,同样转化20GB 的数据,测试2(SCSI 磁盘阵列+光纤接口磁盘阵列)的文件化过程需要约203s,测试1(SCSI 磁盘阵列+IDE 磁盘)需要约1096s;而在同样的硬件环境下,处理数据量越大,文件化过程需要的处理时间就越长,二者近似成正比关系.
对比图3和图4可以看出,改善目的磁盘的传输性能后,文件化过程的带宽有所提高,但是仍然不匹配于记录过程.当然可以选择传输性能更好的存
储系统来替代光纤磁盘阵列,这同样会提高硬件成本代价.因此,通过改善传输性能来提高文件化带宽的方法不是最佳的方法.
对于有文件系统支持的目的磁盘,整个磁盘的存储空间划分为数据区和管理信息区两部分.数据区用于存储实际数据;管理信息区存放管理信息,这些管理信息用于管理数据区存放的数据,一般包括数据的存储位置信息、长度信息以及数据到文件的映射信息.文件化过程实际上完成了两项工作: 从源磁盘拷贝数据到目的磁盘的数据区; 在目的磁盘的管理信息区添加管理信息.
文件化过程需要处理的数据由拷贝的数据和添加的管理信息两部分组成.其中管理信息的长度在不同文件系统下略有不同,但是要远远小于拷贝的数据长度.
如果可以将源磁盘的存储空间划分为数据区和管理信息区,记录过程直接将数据存储在源磁盘的数据区,那么记录结束后只需要在源磁盘的管理信息区添加相应的管理信息就实现了数据的文件化.这样,文件化过程只需为记录数据添加管理信息而不再涉及到数据的拷贝,处理数据量大大减少.转化相同长度的数据为文件,以压缩文件化过程处理数据量的方法来减少处理时间是提高带宽的一条有效途径.如果数据区有连续的存储空间,则仍然可以使用顺序的存储格式记录数据来保证记录过程的带宽.这个设计思路是实现记录数据快速文件化的一个适合的方法.存储系统设计思路可以分为以下3个步骤: 建立文件系统的结构; 顺序记录数据在数据区; 记录结束后添加数据的管理信息.
3 基于文件系统的高速记录系统实现
根据上述设计思路,以FA T32文件系统为例,介绍基于文件系统的高速记录系统的实现流程.3 1 FAT32的结构
FAT32文件系统是Windo ws 平台上的一款主流文件系统,由主引导记录MBR(mater boot re co rd)区域、磁盘操作系统引导记录DBR(DOS bo ot reco rd)区域、文件分配表1(file allocation table,FAT1)区域、文件分配表2(file allocation table,FAT2)区域以及数据(DAT A)区域5部分组成.这5部分的位置和长度由磁盘的物理参数决定,并且在FAT32结构建立之后完全固定下来[5],如图5所示.
FAT32以簇为基本单位管理数据,在大于32GB 的磁盘分区中,簇的大小一般为32扇区[6].
545
第5期王超等:基于文件系统的高速数据记录系统
图5 FAT 32结构Fig.5 FAT 32structure
MBR 和DBR 作为保留扇区描述了当前磁盘分区的基本信息.FAT 1区和FA T2区用于管理DA TA 区中每个簇的使用情况,FA T2区作为FAT1区的备份存在.DATA 区是连续的用于存储数据的区域,组成DATA 区的每一簇都在FAT1和FAT 2中以一个32bit 的标志标注.剩余扇区是指无法组成一簇的扇区,这些扇区无法被FAT32访问和操作.3 2 基于FAT32的高速记录系统实现
如图6所示,整个流程分为3个步骤:在存储开始前建立FAT32的结构;顺序记录数据到FAT 32的DAT A 区;记录结束后为数据添加管理信息
.
图6 基于文件系统的存储设计流程Fig.6 System design flow chart
首先建立FAT32结构,可以通过计算磁盘的参数建立FAT 32结构中各个区域,更简单的方法是在磁盘上直接格式化建立FA T32分区结构.
FAT 32中的DATA 区域是物理上连续的磁盘空间,文件/文件夹的索引信息、文件中的数据都存
储在这个区域.FAT32数据的管理信息由FAT 1,
FAT 2和文件/文件夹索引信息构成.FAT 描述了存储数据的分布位置,而文件/文件夹索引信息可以看作是数据到文件的映射.将DA TA 区域划分为两个连续空间(如图7所示,其中灰色部分表示原FAT 32DAT A 区):文件/文件夹索引信息区和数据存储区.文件/文件夹索引信息区用来存储文件/文件夹的索引信息,这些索引信息描述了数据存储区的数据和文件的映射关系;DAT A 区数据存储区用来存储实际的数据,其中每一段数据都对应着一个文件,并在DA TA 区文件/文件夹索引信息区对应一条文件的索引信息.FAT1,FA T2和DA TA 区中的文件/文件夹索引信息区一起组成了文件系统中的管理信息区;DAT A 区的数据存储区作为顺序的磁盘逻辑存储空间组成了文件系统中的数据区用于顺序存储高速数据流.
记录开始前需要计算存储起始地址.根据系统
设计,所有的记录数据都存放在DATA 区的数据存
图7 DAT A 区划分
Fig.7 Division of FAT32DAT A area
储区.如果DATA 区数据存储区为空,存储起始地址就等于DATA 区数据存储区的起始地址;如果不为空,新的存储起始地址需要紧接着上次记录数据的存储结束地址.为了保证DAT A 区数据存储区的连续性,当磁盘空间不足时(DATA 区数据存储区没有足够的空间存放记录数据或者管理信息区没有足够的空间存放管理信息),需要删除DAT A 区数据区中的所有数据并清除管理信息区中的所有文件/文件夹索引信息.
记录过程中,仍然按照顺序存储的格式将数据连续的记录在DAT A 区中的数据存储区.
根据预先设计的文件系统结构,记录结束后需要分别修改组成管理信息区中的FAT1,FAT 2和DA TA 区中的文件/文件夹索引信息区.具体流程如图8所示.
图8 管理信息区修改流程
Fig.8 Ind ex ar ea modification
根据数据记录的长度和起始位置信息修改DA TA 区数据存储区中已经占用的簇在FAT 1区中对应的标志.FAT 32要求一个文件的长度不能超过4GB [4].对于高速数据记录系统,4GB 的长度是远远不够的.长度的限制可以通过分割数据的方法来解决,当记录数据的长度超过4GB 时,分割数据为若干小于等于4GB 的数据文件.因此在修改FAT1区时,还需要根据每个分割成的小于等于4GB 的数据文件的起始和结束位置来标注占用簇对应的标志.FAT2区域为FAT 1区域的备份,使用同样的方式修改FAT2.
最后在DAT A 区的文件/文件夹索引信息区为每一个分割成的小于等于4GB 的数据文件添加索引信息实现数据到文件的映射.
采用测试1的环境,直接在3块SCSI 磁盘上实现数据的文件化,图9给出了实际测试基于FAT32的数据记录系统针对不同长度数据的文件化带宽.
基于FAT 32的数据记录系统在顺序记录数据后,只修改了FAT 1区、FAT 2区以及DATA 区文
546
北京理工大学学报第30卷
图9 基于FAT32记录系统的文件化带宽
Fig.9 Convert process bandw idth of FAT32based
data recordin g sy stem
件/文件夹索引信息区中的信息.根据FAT32文件系统的性质,一般1簇=32个扇区=16kB.根据设计的记录系统,每4GB数据对应一个文件,每个文件对应索引信息长度为4B,FAT信息长度为4 2 (4GB/16kB)=2M B.因此,4GB数据文件化需要处理数据长度仅为2M B+4B,这大大减少了文件化过程操作的数据量.由图9可以看出,将800 GB的数据转换成文件只需要6 8s,文件化带宽可以达到117GB/s.这一带宽不仅远远高于测试1中SCSI磁盘到IDE磁盘20M B/s的文件化带宽,而且高于测试2中SCSI磁盘到FC磁盘阵列89M B/s 的文件化带宽,满足了高速数据记录系统数据快速文件化的需求.
由于FAT32对文件长度的限制,文件化过程中需要分割数据,形成多个数据文件.使用NT FS 文件系统可以突破长度限制[7],但是NT FS文件系统并没有公开构造文件过程的技术细节,因此尚不能直接应用.
4 结 论
针对高速数据记录系统中记录带宽和文件化带宽的不匹配问题,提出了基于文件系统的高速数据记录设计方法.该设计方法预先在磁盘存储空间上建立文件系统框架,使用连续的数据存储区保证顺序格式的数据记录带宽;在后期的文件化过程中,该设计方法通过压缩处理数据量的方法缩短了转化数据形成文件的时间.在保证数据记录带宽不变的情况下,本方法有效地提高了后期文件化带宽,实现了高速记录数据的快速应用,提升了高速数据记录系统的整体性能,并且在为航空集团某研究所定制的机载实验数据记录单元项目中取得了良好的效果.
参考文献:
[1]Spencer W N.Impro ving disk perfor mance via lantency
reductio n[J].IEEE T r ansactio ns o n Computer s,1991, 40(1):22-30.
[2]张昆帆.高速数据采集和存储[J].现代雷达,2004,
26(4):14-16.
Zhang K unfan.H ig h speed data acquisitio n and sto ring [J].M odern Radar,2004,26(4):14-16.(in Chinese) [3]赵忠文.用A SPI控制硬盘实现高速数据记录[J].装备
指挥技术学院学报,2004,15(4):67-69.
Zhao Zhongw en.Implementatio n of high speed data re cor ding system thr ough contro l the hard disk by ASP I [J].Jo ur nal of the Academy of Equipment Command& T echnolog y,2004,15(4):67-69.(in Chinese)
[4]吴赟,张运宇.P C机中高速数据传输和存储的研究及定
量分析[J].国外电子测量技术,2003(2):14-17.
Wu Yun,Zhang Y uny u.Study and quantitative analy sis of hig h speed data t ransm ission and st orag e in PC[J].
For eig n Electr onic M easurement T echno log y,2003(2): 14-17.(in Chinese)
[5]戴世剑,涂彦晖.数据恢复技术[M].北京:电子工业出
版社,2005.
Dai Shijian,T u Yanhui.Data r eco ver y techno lo gy[M].
Beijing:P ublishing H ouse o f Electro nics Industr y, 2005.(in Chinese)
[6]M icro soft Cor po ratio n.M icro soft extensible fir mwar e
initiat ive F AT32file system specificatio n FA T:g en er al o verv iew of o n disk fo rmat,V ersion1 03[EB/ OL].[2000 12 06](2008 11 15).http: w w w.mi cr https://www.360docs.net/doc/1213420411.html,w hdcsys tem/platfo rm/fir mwar e/fatg en.
mspx.
[7]M icr osoft Cor po ration.N T FS technica l refer ence[EB/
OL].[2008 11 15].http: technet.microso ft.co m/en us/libr ary/cc758691.aspx.
(责任编辑:刘芳)
547
第5期王超等:基于文件系统的高速数据记录系统
PLC的高速数据采集分析与记录工具介绍
PLC的高速数据采集分析与记录工具 在工业现场，设备调试时经常遇到需要对PLC各种变量捕捉分析，优化控制时序，检查动作过程是否准确等情况；在设备运行时又需要对设备的运行状态进行全方位的监控和记录，方便设备故障后，故障过程的重现与故障原因的分析，尤其一些控制逻辑复杂的设备，这种需求更加突出。 在一般情况下，SCADA监控软件的趋势记录就可以满足需求，但是SCADA在趋势与记录上存在很大的劣势，比如，采集数据量大的系统（系统本身庞大，需要采集的数据点多），采集速度要求高的系统（系统本身运行快，要求最大程度复现控制器内逻辑与数据的处理过程，如西门子TDC等），这些情况下，单纯的依靠SCADA已经无法满足我们的需要，那么就需要专用的数据采集分析与记录工具帮我们完成。 下面是对PLC的一些数据采集与记录工具的介绍。 1）、iba公司的PDA 既然要说数据采集记录工具，首先要提的当然是强大的PDA，软件本身支持很多驱动，可以选择带硬件支持的版本，一般采用控制器连接iba公司的模块，模块通过光纤连接工控机的配置方法，能够最大限度提高速度，当然也有纯软件的版本，这个软件在钢铁行业应用的比较多，如轧制过程的数据采集记录。（不过，这个软件的价格我只能呵呵了），软件截图：
2）、AUTEM公司的PLC-ANALYZER pro 关于此软件，同样提供多种驱动。支持的PLC-Driver有Siemens SIMATIC S7 / C7 / M7, SAIA xx7, VIPA, SIMATIC S5, Siemens LOGO!, SINUMERIK, SIMOTION, BOSCH, CoDeSys, PILZ, Phoenix, Jetter, Allen-Bradley, GE Fanuc, HITACHI, OMRON, Mitsubishi, Schneider, AUTEM AD_USB-Box?, Beckhoff TwinCat等，对于西门子的PLC，支持 MPI/PROFIBUS/ETHERNET等，但是在软件的实际使用时你会发现，软件功能较PDA逊色不少。软件截图：
高速数据采集系统设计
高速数据采集系统 设计
基于FPGA和SoC单片机的 高速数据采集系统设计 一．选题背景及意义 随着信息技术的飞速发展，各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。高速数据采集系统在自动测试、生产控制、通信、信号处理等领域占有极其重要的地位。随着SoC单片机的快速发展，现在已经能够将采集多路模拟信号的A/D转换子系统和CPU核集成在一片芯片上，使整个数据采集系统几乎能够单芯片实现，从而使数据采集系统体积小，性价比高。FPGA为实现高速数据采集提供了一种理想的实现途径。利用FPGA高速性能和本身集成的几万个逻辑门和嵌入式存储器块，把数据采集系统中的数据缓存和控制电路全部集成在一片FPGA芯片中，大大减小了系统体积，提高了灵活性。FPGA 还具有系统编程功能以及功能强大的EDA软件支持，使得系统具有升级容易、开发周期短等优点。 二．设计要求 设计一高速数据采集系统，系统框图如图1-1所示。输入模拟信号为频率200KHz、Vpp=0.5V的正弦信号。采样频率设定为25MHz。经过按键启动一次数据采集，每次连续采集128点数据，单片机读取128点数据后在LCD模块上回放显示信号波形。
图1-1 高速数据采集原理框图 三．整体方案设计 高速数据采集系统采用如图3-1的设计方案。高速数据采集系统由单片机最小系统、FPGA最小系统和模拟量输入通道三部分组成。输入正弦信号经过调理电路后送高速A/D转换器，高速A/D 转换器以25MHz的频率采样模拟信号，输出的数字量依次存入FPGA内部的FIFO存储器中，并将128字节数据在LCD模块回放显示。 图3-1 高速数据采集系统设计方案 四．硬件电路设计 1.模拟量输入通道的设计 模拟量输入通道由高速A/D转换器和信号调理电路组成。信号调理电路将模拟信号放大、滤波、直流电平位移，以满足A/D转换器对模拟输入信号的要求。
激光雷达高速数据采集系统解决方案
激光雷达高速数据采集系统解决方案 0、引言 1、 当雷达探测到目标后, 可从回波中提取有关信息，如实现对目标的距离和空间角度定位,并由其距离和角度随时间变化的规律中得到目标位置的变化率，由此对目标实现跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化方法，可测量目标形状的对称性。雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。接下来坤驰科技将为您具体介绍一下激光雷达在数据采集方面的研究。 1、雷达原理 目标标记： 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表示。在雷达应用中, 测定目标坐标常采用极(球)坐标系统, 如图1.1所示。图中, 空间任一目标P所在位置可用下列三个坐标确定: 1、目标的斜距R； 2、方位角α；仰角β。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐标系统就比较方便。在这种系统中, 目标的位置由以下三个坐标来确定: 水平距离D，方位角α，高度H。 图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置
系统原理： 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。 图1.2 雷达系统原理图 测量方法 1）.目标斜距的测量 雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即2R=ct r 或 2 r ct R
busybox详解制作根文件系统
详解制作根文件系统 单击，返回主页，查看更多内容 一、FHS（Filesystem Hierarchy Standard）标准介绍 当我们在linux下输入ls / 的时候，见到的目录结构以及这些目录下的内容都大同小异，这是因为所有的linux发行版在对根文件系统布局上都遵循FHS标准的建议规定。 该标准规定了根目录下各个子目录的名称及其存放的内容： 制作根文件系统就是要建立以上的目录，并在其中建立完整目录内容。其过程大体包括： ?编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录 ?利用交叉编译工具链，构建/lib目录 ?手工构建/etc目录 ?手工构建最简化的/dev目录 ?创建其它空目录 ?配置系统自动生成/proc目录 ?利用udev构建完整的/dev目录 ?制作根文件系统的jffs2映像文件 下面就来详细介绍这个过程。 二、编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录
这些目录下存储的主要是常用命令的二进制文件。如果要自己编写这几百个常用命令的源程序，my god，这简直是一个噩梦！好在我们有嵌入式Linux系统的瑞士军刀——busybox，事情就简单很多。 1、从https://www.360docs.net/doc/1213420411.html,/下载busybox-1.7.0.tar.bz2 2、tar xjvf busybox-1.7.0.tar.bz2解包 3、修改Makefile文件 175 ARCH ?= arm 176 CROSS_COMPILE ?= arm-linux- 4、make menuconfig配置busybox busybox配置主要分两部分。 第一部分是Busybox Settings，主要编译和安装busybox的一些选项。这里主要需要配置：
高速数据采集卡250MSPS
高速数据采集卡250MSPS 14bit 250MSPS 14bit 8通道高速数据采集卡主要应用于雷达、通信、电子对抗、高能物理、质谱分析、超声等高科技领域。西安慕雷电子在高速数据采集卡研发及系统应用领域拥有十多年经验，2013年底发布了250MSPS 14bit 8通道高速数据采集卡MR-HA-250M，采集记录存储带宽高达3000MB/S。高速数据采集卡MR-HA-250M及记录存储系统的成功发布使得西安慕雷电子在高速数据采集卡及相关记录存储回放领域为国防及科研领域又提供了一套高性能解决方案。 图一高速数据采集卡MR-HA-250M 高速数据采集卡MR-HA-250M模块参数： ●输入接口： 连接器：SSMC； 输入方式：AC或DC耦合； 通道数量：8通道，可同步32通道 ●AFE模块： 高速数据采集卡中的信号调理模块一般采用衰减、滤波及程控增益放大器等对信号进行处理，高速数据采集卡MR-HA-250M采用信号直通AD模式，减少前端调理对高速数据采集卡动态性能影响。 图二高速数据采集卡MR-HA-250M
●ADC模块： 高速数据采集卡的ADC芯片采用Linear Tech LTC2157-14 (250 MSPS) 图三高速数据采集卡MR-HA-250M动态性能 ●时钟管理模块： 高速数据采集卡MR-HA-250M可选择外时钟、内时钟或参考时钟 ●FPGA模块： XILINX或ALTERA的FPGA芯片广泛用于高速数据采集卡中。FPGA模块开放编程是高速数据采集卡的必备能力。高速数据采集卡MR-HA-250M采用XILINX V6系列高性能FPGA。 ●DDR模块： 高速数据采集卡一般都会配有DDR缓存，存储采集过程中的数据。高速数据采集卡MR-HA-250M配置有4GB DDR2。 ●FIFO模式 高速数据采集卡将板载内存虚拟为FIFO，允许采集数据由缓冲后连续不断地通过总线传输到主机内存或硬盘中。该模式特点就是高速、大容量，使得高速数据采集卡记录时间达数小时。记录时间取决于存储介质的容量。 图四高速数据采集卡MR-HA-250M
基于文件系统的高速数据记录系统
收稿日期:2009-06-11 作者简介:王超(1985 ),男,博士生,E mail:w angchao1125@https://www.360docs.net/doc/1213420411.html,;刘伟(1976 ),男,博士,讲师,E mail:eliuw ei@https://www.360docs.net/doc/1213420411.html,. 第30卷 第5期2010年5月北京理工大学学报 T r ansactio ns of Beijing Institute of T echnolo gy V ol.30 N o.5M ay 2010 基于文件系统的高速数据记录系统 王超, 刘伟 (北京理工大学信息与电子学院,北京 100081) 摘 要:针对高速数据记录系统中记录过程和文件化过程的带宽不匹配问题,分析了影响文件化带宽的因素,提出了一种更具有灵活性和实用性的基于文件系统的记录方法.用该方法建立了文件系统框架,将存储空间划分为连续的管理信息区和数据区,记录过程中顺序记录数据到数据区,记录结束后修改管理信息区.在保证不影响系统记录带宽的前提下,该方法改善了文件化过程的带宽,实现了记录数据的高速文件化.关键词:数据记录;文件化;文件系统;F AT 32 中图分类号:T P 311 52 文献标志码:A 文章编号:1001 0645(2010)05 0543 05 File System Based High Speed Data Recording System WANG Chao, LIU Wei (Scho ol o f Informat ion and Electr onics,Beijing Inst itut e o f T echno lo gy ,Beijing 100081,China) Abstract :Aim ing at the bandw idth mism atch betw een r ecord pro cess and convert pr ocess in hig h speed data r ecording system ,factors that affect convert pr ocess bandw idth are analyzed,and a more flex ible and practical data reco rding method based on file system is proposed.The method divides storag e m em ory into consecutive information manag em ent space and data sto rag e space by establishment of file sy stem in advance.In reco rd pro cess,data is r ecorded in data sto rag e space consecutively and in co nvert process,info rmatio n manag em ent space is m odified.Thus,w ithout decreasing reco rd bandw idth,the method could im pro ve the bandw idth in conv er t process to achieve high speed file conversion. Key words :data recording;conv ert pro cess;file system;FAT 32 随着电子信息产业的迅速发展,高速数据记录系统越来越广泛地应用在各个领域,例如导弹跟踪、高分辨雷达成像、高能物理、电波天文学以及航空航天测试等.这些应用领域要求数据必须快速、可靠地记录在存储设备中,用作后续的分析和使用. 高速数据存储系统需要依托磁盘的海量存储能力以及高速的读写带宽.磁存储技术由最初16 7MB/s 存储带宽,528MB 容量的IDE 磁盘发展到如今拥有超过1T B 容量,300MB/s 带宽的SAT A 磁盘.主要用于工业级存储的SCSI 技术标准也从最初10M B/s 的传输带宽发展到U ltra320SCSI 标准支持的320M B/s 的传输带宽.新一代的存储技 术如串行SCSI (SAS)以及面向光纤网络存储的存储局域网络(SAN),这些都为高速数据存储技术带来了新的发展. 1 问题的提出 传统的数据记录系统直接以文件形式记录数据.文件形式的数据可以在操作系统下方便灵活地访问.但是受到文件系统对文件的管理约束,记录过程中数据不一定连续存储在磁盘连续的逻辑块地址上,磁头在不连续逻辑块地址间的切换会降低磁盘的记录效率[1] .因此直接文件形式的记录在方便进行数据访问的同时约束了系统的记录带宽.为了
实验四 ramdisk 根文件系统的制作
实验四ramdisk根文件系统的制作 一．实验目的 1.熟悉根文件系统组织结构； 2.定制、编译ramdisk根文件系统。 二．实验设备 1.硬件：EduKit-IV 嵌入式教学实验平台、Mini2410 核心子板、PC 机； 2.软件：Windows 2000/NT/XP、Ubuntu 8.04、其他嵌入式软件包。 三．实验内容 利用6.3 中的已经完成的文件系统，生成一个根文件系统镜像。 四．实验原理 ramdisk是内核初始化的时候用到的一个临时文件系统，是一个最小的linuxrootfs系统，它包含了除内核以外的所有linux系统在引导和管理时需要的工具，做为启动引导驱动，包含如下目录： bin，dev，etc，home，lib，mnt，proc，sbin，usr，var。还需要有一些基本的工具：sh，ls，cp，mv……（位于/bin 目录中）；必要的配置文件：inittab，rc，fstab……位于（/etc目录种）；必要的设备文件：/dev/tty*，/dev/console，/dev/men……（位于/dev目录中）；sh，ls等工具必要的运行库：glibc。1．制作ramdisk根文件系统映像 1）单击菜单应用程序->附件->终端打开终端，设置环境变量： $ source /usr/local/src/EduKit-IV/Mini2410/set_env_linux.sh $ source /usr/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/path.sh 2）执行命令切换到ramdisk实验目录下： $cd $SIMPLEDIR/6.4-ramdisk 3）运行脚本文件： $ sudosh ramdisk-install.sh shell 脚本命令说明： #!/bin/bash # # ramdisk-install.sh - Make ramdiskfilesystem. # # Copyright (C) 2002-2007
一种高速数据采集记录装置的设计
一种高速数据采集记录装置的设计 【摘要】文章介绍了一种基于Flash的高速数据采集记录装置的实现方案；文中采用了Flash高速存储技术与FPGA的二级缓冲技术，提高了存储速度，突破存储芯片的瓶颈，成功实现了数据存储速率与传输速率完美的匹配；同时通过设计合理的电路降低了存储模块的功耗，利用可靠的通信协议，有效保证了信号数据的可靠接收和存储。 【关键词】数据记录仪；Flash；高速存储 1.系统方案设计 本文设计的数据记录系统由以下几部分组成：两台完全相同的数据记录仪、一个地面综合测试台、上位机、配套软件以及配套电缆。主要用于记录由雷达系统产生的视频回波、图像及遥测三路LVDS高速信号。系统工作时，由雷达系统首先发来启动记录信号，使已处于采集状态的两台记录仪同时工作，二者互为备份。地面测试台产生的模拟信号供记录仪存储，同时可以控制记录仪进入不同的工作状态，通过内置的USB接口读取记录仪的数据；上位机通过USB电缆与地面测试台相接，对回读的数据进行分析，同时验证记录仪是否正常工作。 2.系统硬件设计 该系统采用隔离变压器隔离接收三路LVDS数据，使得隔离前后的电路没有电气连接特性，然后再将隔离后的信号传送给存储模块；经过存储模块的均衡、解串后传给FPGA中心控制器，最后存入两片Flash中。 遥测系统输出的三路数据都有各自的启动记录信号。当记录仪接收到启动控制信号，开始记录对应路的数据，并存储到相应的存储模块中。飞行试验完毕后，可以利用备用读数电缆，将各个存储模块中数据通过测试台上传至上位机中进行分析，以便对记录仪的存储功能进行验证。在飞行模式下记录仪的供电由雷达系统完成。 记录仪由三个存储模块和一个接口模块组成。存储模块主要接收遥测系统的视频回波、图像及遥测三路LVDS信号，并对其中的有效数据进行实时存储。该模块主要包括以下几个部分：中心逻辑控制芯片FPGA、配置芯片PROM、LVDS 电缆均衡器、LVDS解串芯片、存储芯片Flash、电源模块以及60MHz晶振等[1]。如图2.1所示： 接口模块主要包括LVDS高速读数接口、RS-422长线接口、视频及图像遥测雷达信号输入接口、各个存储模块的LVDS输入接口以及数据上传和指令下发接口。高速读数接口与地面测试台主控卡的相应接口连接，通过LVDS接口高速读取其中的数据；422长线接口通过双绞线电缆与地面测试台连接，主要实现记录仪与地面测试台之间的通信。
等间距采样的高速数据采集系统设计
等间距采样的高速数据采集系统设计 郝亮,孟立凡,刘灿,高建中 (中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051) 摘要:简单介绍通过对窄脉冲等间距采样来测试电缆故障的基本原理,分析其脉冲的特点和处理要求;采用F PGA和MSP430F149作为主控芯片,设计了单路多次低速数据采集系统;利用Quartus II软件编写主控程序,并在Modelsim下进行仿真验证。实验结果表明,该系统方案切实可行,可有效解决电缆故障测距过程中的高精度数据采集问题。 关键词:等间距采样;数据采集;MSP430F149;F PGA 中图分类号:TN98文献标识码:B H igh2spe ed Data Acquisition System Based on Equidistance Sampling Hao Liang,Meng Lifan,Liu Can,Gao Jianzhong (Inst ruments Science and Dynamic Measurement Ministry of Education Key Laboratory, North University of China,T aiyuan030051,China) A bstract:T he basic principle of testing cable faults wit h narrow2pulse equidistance sampling is described.Pulse characteristics and pro2 cessing requirements are analyzed.The single2line repeated low2speed dat a acquisition system is designed with FPGA and MSP430F149 as main control chips.Main control procedures are programmed in Quartus II and simulated in Modelsim.Experimental result shows that t he system is practical,and the problem of high2precision data acquisition in the process of cable fault location is resolved effectively. K ey words:equidist ance sampling;data acquisit ion;MSP430F149;FPGA 引言 电缆故障是通信行业中的常见故障,而电缆测距是排除故障的前提条件。准确的电缆测距可以缩短发现故障点的时间,利于快速排除故障,减少损失。窄脉冲时域反射仪利用时域反射技术来测定电缆断点位置,可以同时检测出同轴传输系统中多个不连续点的位置、性质和大小。窄脉冲信号持续的时间非常短暂,为了能够有效地捕捉到窄脉冲信号,对A/D采样率和处理器速率提出了较高的要求,传统的数据采集已经不能满足系统设计需求。本文介绍的单路多次低速数据采集方案硬件结构简单,成本低,能够满足系统设计要求。 1系统设计理论依据 根据电磁波理论,电缆即传输线。假若在电缆的一端发送一探测脉冲,它就会沿着电缆进行传输,当电缆线路发生障碍时会造成阻抗不匹配,电磁波会在障碍点产生反射。在发射端,由测量仪器将发送脉冲和反射脉冲波形记录下来。实际测试中,具体障碍的波形有所差异:断线(开路)障碍时,反射脉冲与发射脉冲极性相同;而短路、混线障碍时,反射脉冲与发射脉冲极性相反。波形如图1所示。 图1发射脉冲与反射脉冲波形 设从发射窄脉冲开始到接收到反射脉冲波的时间为$t,则: l=v#$t 2 其中,v为脉冲波在电缆中的传输速度;l为电缆故障点与脉冲波送入端的距离。 由以上分析可知,在同一个固定障碍的线路上多次送入同一脉冲电压,其反射脉冲将同样地在同一位置多次出现。 要实现对反射窄脉冲的捕获和1m的测距分辨率(在波速为200m/L s的情况下),则$t= 2l v =2@1 200 =0.01L s =10ns。即要求抽样的时间分辨率为10ns,对应的数据采集系统频率高达100MHz。同时,最大测量范围是2km 时,要求发射脉冲的重复周期T= 2l v =2@2000 200 =20L s。
飞行数据记录系统浅析
飞行数据记录系统浅析 发表时间：2017-11-06T09:18:13.707Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：梁伟国 [导读] 摘要：当代的民用航空飞机都装配了飞行数据记录系统。 深圳航空有限责任公司维修工程部深圳 518128 摘要：当代的民用航空飞机都装配了飞行数据记录系统。本文阐述了飞行记录器的特点、原理以及在现在航空业中所发挥的作用。 关键词：黑匣子、飞行数据记录器、水下定位信标、事故调查 一．前言 很多的空难发生后只有黑匣子能够向调查人员提供飞机出事故前各系统的运作情况，因为空难时通常发生在一瞬间，飞行员和全部乘客都同时遇难而缺乏当事人的证词，调查事故的原因会有很大困难，而飞行记录器则可以向人们提供飞机失事瞬间和失事前一段时间里，飞机的飞行状况、机上设备的工作情况等；同时，配合驾驶舱话音记录器能帮助人们根据机上人员的各种对话分析事故原因，以便对事故作出正确的结论。 为了保证这种设备在飞机出事故后不被破坏，特地的用合金材料为它制作了一个非常坚固的匣子。这种匣子具有极强的抗火、耐压、耐冲击振动、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干扰等能力，即便飞机已完全损坏黑匣子里的记录数据也能完好保存，或者通过特殊的方法将里面的数据还原。黑匣子并非是黑的，而是常呈橙红色,主要是为了颜色醒目,便于寻找.外观为长方体，外壳坚实。飞行记录仪之所以被称为“黑匣子”可追溯到1954年，当时飞机内所有的电子仪器都是放置在大小、形状都统一的黑色方盒里。当飞机失事时，黑匣子上有定位信标,相当于无线电发射机,在事故后可以自动发射出特定频率，以便搜寻者溯波寻找。除此之外，为了防止记录器内磁性记忆遭到电流或磁场破坏，飞行记录器也要具备抗外界电流、磁场的防护能力。 二．记录内容 飞机数据记录器用来记录各种飞机的状态参数。20世纪60年代问世的黑匣子（FDR）只能记录5个参数，误差较大。70年代开始使用数字记录磁带，能记下100多种参数专门记录飞行中的各种飞行数据。随着科技的迅速发展，记录器也在不断升级，现在的记录器能够记录数百种的参数，如能记录飞机的系统工作状况和引擎工作参数等飞行参数、飞行的航向、飞行姿态、飞行轨迹（航迹）、时间、速度、加速度、经纬度、高度、飞机舵面的偏度、发动机的转速、温度等，还有所有的控制舵面的位置参数，工作状态以及作用在飞机上的各种外力，如阻力、升力、推力等。并可累计记录25小时，超过这个时间，数据记录仪就自动吐故纳新，旧数据被新数据覆盖。起飞前，只要打开黑匣子的开关，飞行时上述的种种数据都将收入黑匣子内。一旦出现空难，整个事故过程中的飞行参数就能从黑匣子中找到，人们便可知道飞机失事的原因。 根据美国联邦航空局对飞行数据记录器的最低要求，必须包括压力高度、空速、磁航向、加速度及经过时间等5项，除了上述五项，美国联邦航空局另外再要求俯仰姿态、滚转姿态、发动机动力及襟翼的位置。另外，每个公司还可以根据自己的实际情况来选装一些需要着重关注的一些参数。 三．主要部件 飞行记录器的外部加装ULB（水下定位信标），只要一碰到水，水分会使其发生短路，蜂鸣器将会发出37.5kHz频率的鸣叫持续30天。
基于busybox的根文件系统制作
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1213420411.html, 基于busybox的根文件系统制作 作者：李飞,武金虎,石颖博 来源：《电脑知识与技术》2010年第17期 摘要:Busybox是构建嵌入式Linux文件系统的必备软件,它是所有文件和设备节点的起始点,是决定系统能否正常启动的关键。通过busybox-1.1.3为例,进行配置、编译、安装等过程,从而形成简单的根文件系统映像文件,为以后嵌入式Linux系统的移植打下了良好的开端。 关键词:Busybox;嵌入式Linux;Linux操作系统;根文件系统;cramfs 文件系统 中国分类号:TP316.81文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)17-4655-02 Making Root File System Based on Busybox LI Fei, WU Jin-hu, SHI Ying-bo (College of Computer Science and Information, Guizhou University, Guiyang 550025, China) Abstract: Busybox is an essentiaL software to buiLd an embedded Linux fiLe system. It is the starting node point of aLL the fiLes and devices and the key whether the system can have a normaL start. Taking busybox-1.1.3 for exampLe, making a simpLe root image system fiLe by configuration compiLation and instaLLation Lays a good foundation for migration of the embedded Linux system. Key words: busybox; embedded linux; Linux OS; root file system; cramfs file system 1 根文件系统结构 根文件系统是所有文件和设备节点的起始点,包括系统所必须的各种工具软件、库文件、 脚本、配置文件等一系列的文件。一个基本的Linux根文件系统包含有以下的目录:dev、proc、bin、etc、usr、Lib、temp、var、usr等等目录。其中dev是设备文件节点目录,proc是挂载proc文件系统所用的目录,bin目录下面包含了系统的基本命令,etc目录是系统启动脚本所在的目录,Lib是系统默认的动态链接库目录,usr是用户目录,temp是临时目录,用来保存临时文 件,var目录包含系统运行时要改变的数据。以上都是根文件系统所必须的目录 2 Busybox简介 熟练嵌入式Linux的朋友对busybox一定不会陌生,它是标准Linux工具的一个单个可执行实现,被形象的称为嵌入式Linux系统中的“瑞士军刀”,因为它将许多常用的UNIX工具和命令 结合到一个单独的可执行程序中。虽然busybox中的这些工具相对于GNU常用工具功能有所
5 Gsps高速数据采集系统的设计与实现
5 Gsps 高速数据采集系统的设计与实现 摘要：以某高速实时频谱仪为应用背景，论述了5 Gsps 采样率的高速数据采集系统的构成和设计要点，着重分析了采集系统的关键部分高速ADC(analog to digital，模数转换器)的设计、系统采样时钟设计、模数混合信号完整性设计、电磁兼容性设计和基于总线和接口标准(PCI Express)的数据传输和处理软件设计。在实现了系统硬件的基础上，采用Xilinx 公司ISE 软件的在线逻辑分析仪(ChipScope Pro)测试了ADC 和采样时钟的性能，实测表明整体指标达到设计要求。给出上位机对采集数据进行处理的结果，表明系统实现了数据的实时采集 存储功能。关键词：高速数据采集；高速ADC；FPGA；PCI Express 高速实时频谱仪是对实时采集的数据进行频谱分析，要达到这样的目的，对数据采集系 统的采样精度、采样率和存储量等指标提出了更高的要求。而在高速数据采集 系统中，ADC 在很大程度上决定了系统的整体性能，而它们的性能又受到时钟质量的影响。为满足系统对高速ADC 采样精度、采样率的要求，本设计中提 出一种新的解决方案，采用型号为EV8AQ160 的高速ADC 对数据进行采样；考虑到ADC 对高质量、低抖动、低相位噪声的采样时钟的要求，采用AD9520 为5 Gsps 数据采集系统提供采样时钟。为保证系统的稳定性，对模数混合信号完整性和电磁兼容性进行了分析。对ADC 和时钟性能进行测试，并给出上位 机数据显示结果，实测表明该系统实现了数据的高速采集、存储和实时后处理。 1 系统的构成高速数据采集系统主要包括模拟信号调理电路、高速ADC、高速时钟电路、大容量数据缓存、系统时序及控制逻辑电路和计算机接口电路等。图1 所示为5 Gsps 高速数据采集系统的原理框图。所用ADC 型号为EV8AQ160，8 bit 采样精度，内部集成4 路ADC，最高采样率达5 Gsps，可以工作在多种模式下。通过对ADC 工作模式进行配置，ADC 既可以工作在采样
一种高速数据采集系统的研究
第31卷第5期 唐山师范学院学报 2009年9月 Vol. 31 No. 5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2009 ────────── 收稿日期：2008-12-12 作者简介：李洋（1982-），男，河北衡水人，唐山师范学院基础教育部教师。 -66- 一种高速数据采集系统的研究 李 洋，郭小松 （唐山师范学院 基础教育部，河北 唐山 063000） 摘 要：由于高速数据采集对信号完整性、信号干扰、高速布线及数据处理和高速实时存储要求极高，而其应用环境又往往非常复杂，所以在目前的实际应用中，很难实现一种既能进行长时间高速数据采集、又能进行大容量存储的数据采集系统。在此背景下，提出了一种高速数据采集及存储的解决方案，采用高速FPGA 加嵌入式微处理器作为中央处理器来进行高速数据传输和磁盘阵列数据存储，实现高速数据采集及大容量实时存储。 关键词：数据采集；模数转换；海量存储；RAID0 中图分类号： T N919.5 文献标识码：A 文章编号：1009-9115(2009)05-0066-03 Study of High-Speed Data Acquisition and Storage System LI Yang, GUO Xiao-song (Department of Foundation Education, Tangshan Teachers College, Tangshan Hebei 063000, China) Abstract: Because of the extreme requirements of signal integrity, noise jamming, high-speed layout, high-speed real-time storage and the complex application environments, it is very difficult to realize a high-speed data acquisition system which is suitable for long-time data acquisition and mass storage. Against this background, a solution of high-speed data acquisition and storage system is introduced in this thesis, which is using of high-speed FPGA and embedded microprocessors as the central processing device for high-speed data transfer and data storage of redundant array of inexpensive disks , realized on-time data acquisition and mass storage. Key words: data acquisition; A/D convert; mass storage; RAID 现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测量等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集。目前，数据采集系统在高速A/D 、D/A 器件发展的带动下，采集带宽在稳步提高，具有100MSPS 采集能力以上的高速数据采集系统产品己较成熟。然而国外厂商的高速采集系统往往都价格不菲，而且由于高速数据采集对信号完整性、信号干扰、高速布线及数据处理和高速实时存储要求极高，国内完全掌握这个技术的厂商并不多，所以在实际应用中，很难找到一种满足需要的高速采集系统。这种情况长期限制了高速数据采集技术在我国工业生产和科学研究中的应用。 在这样的背景下，本文提出一种高速数据采集与实时存储系统的解决方案，解决以往在高速技术、数据存储与传输技术等方面的几个技术难点，采用FPGA 作为核心器件，集成中央逻辑控制及硬盘接口，直接将高速数据存入有多块硬 盘组成的实时RAID 存储系统中，实现了高速采集和实时存储，并可脱机运行。这种方案成本低廉，能提高采集速度，增加系统可靠性，并大大提高可持续采集时间，具有较大的灵活性。 1 总体系统方案硬件设计 高速数据采集系统的主要目的是把采集到的模拟信号转化为数字信号，所以模拟信号进入数据采集系统的第一步就是通过AD 采集电路进行模数转换；采集到的数据为了以后研究调用，就需要存储到存储器中，所以系统的最后一步是使用高速海量存储器对数据进行存储；系统的启动、停止和数据传输的方式还需要使用中央逻辑控制电路，所以在AD 采集电路与高速海量存储器之间增加中央逻辑控制电路来作为AD 采集电路与高速海量存储器之间的桥梁；系统通过人机接口与PC 机连接，可以对数据采集系统进行调试，还方便调用存储数据进行研究测试，并实现
在硬盘上制作根文件系统.doc
在硬盘上制作根文件系统 一、实验目标： 在硬盘上建立一个根文件系统,硬盘镜像文件的名称为：hdc-0.11.new.img 二、实验环境： 1、Vmware workation, bochs虚拟机，ultraedit编辑环境 2、用到的四个重要的镜像文件：bootimage-0.11-hd,hdc-0.1.img,并将他们放到 mylinux0.11文件夹中。 3、实验环境：redhat linux 三、实验理论依据： 1、Linux引导启动时，默认使用的文件系统是根文件系统。其中一般都包括以下一些子目录和文件： etc/ 目录主要含有一些系统配置文件； dev/ 含有设备特殊文件，用于使用文件操作语句操作设备； bin/ 存放系统执行程序。例如sh、mkfs、fdisk等； usr/ 存放库函数、手册和其它一些文件； usr/bin 存放用户常用的普通命令； var/ 用于存放系统运行时可变的数据或者是日志等信息。 存放文件系统的设备就是文件系统设备。Linux 0.11内核所支持的文件系统是MINIX 1.0文件系统。 2、inode 译成中文就是索引节点。每个存储设备或存储设备的分区（存储设备是硬 盘、软盘、U盘... ... ）被格式化为文件系统后，应该有两部份，一部份是inode，另一部份是Block，Block是用来存储数据用的。而inode呢，就是用来存储这些数据的信息，这些信息包括文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等。inode为每个文件进行信息索引，所以就有了inode的数值。操作系统根据指令，能通过inode 值最快的找到相对应的文件。每一个文件开头都是一个inode。 做个比喻，比如一本书，存储设备或分区就相当于这本书，Block相当于书中的每一页，inode 就相当于这本书前面的目录，一本书有很多的内容，如果想查找某部份的内容，我们可以先查目录，通过目录能最快的找到我们想要看的内容。
嵌入式Linux根文件系统制作
实训项目四-嵌入四Linux系统根文件系统制作一. 项目实施目的 了解 UP-CUP2440 型实验平台Linux 系统下根文件系统结构 掌握根文件系统的搭建过程 掌握busybox、mkcramfs等工具的使用方法 二. 项目主要任务 使用busybox生成文件系统中的命令部分，使用mkcramfs工具制作CRAMFS 格式的根文件系统。 分析根文件系统etc目录下重要配置文件的格式及语法，熟悉根文件系统的启动过程 三. 基本概念 1．文件系统基本概念 Linux的一个最重要特点就是它支持许多不同的文件系统。这使Linux非常灵活，能够与许多其他的操作系统共存。Linux支持的常见的文件系统有：JFS、ReiserFS、ext、ext2、ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等。随着时间的推移， Linux支持的文件系统数还会增加。Linux是通过把系统支持的各种文件系统链接到一个单独的树形层次结构中，来实现对多文件系统的支持的。该树形层次结构把文件系统表示成一个整个的独立实体。无论什么类型的文件系统，都被装配到某个目录上，由被装配的文件系统的文件覆盖该目录原有的内容。该个目录被称为装配目录或装配点。在文件系统卸载时，装配目录中原有的文件才会显露出来。在Linux 文件系统中，文件用i节点来表示、目录只是包含有一组目录条目列表的简单文件，而设备可以通过特殊文件上的I/O 请求被访问。 2．常见的嵌入式文件系统 嵌入式Linux系统一般没有大容量的磁盘，多使用flash存储器，所以多采用基于Flash（NOR和NAND）的文件系统或者RAM内存的文件系统。 （1）Flash根据结构不同分为 NOR Flash和NAND Flash。基于flash的文件系统主要有： jffs2：RedHat基于jffs开发的文件系统。
高速数据采集系统
目录 1系统摘要 (2) 2系统设计理论 (2) 3系统设计方案 (4) 3.1AD7891高速数据采集系统 (4) 3.1.1 AD7891结构及功能 (4) 3.1.2工作时序和极限参数 (5) 3.1.3 AD7891的应用 (6) 3.1.4 AD7891与微处理器的接口 (8) 3.2PCI-1714高速数据采集系统……………………………….…,,,.9 3.2.1 PCI- 1714 功能结构和特点 (9) 3.2.2 PCI- 1714的系统构成..............................,.. (10) 3.3基于AT89C51的数据采集通信系统设计 (12) 3.3.1系统硬件设计 (12) 3.3.2系统软件设计 (14) 4各种方案的比较 (16) 5心得体会 (17) 6参考文献 (18)
1.系统简介 随着数字技术的飞速发展，高速数据采集系统也迅速地得到了广泛的应用。在生产过程中，应用这一系统可以对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高生产质量，降低成本提供了信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统可以获取大量的动态数据，是研究瞬间物理过程的有力工具，为科学活动提供了重要的手段。而当前我国对高速数据采集系统的研究开发都处于起步阶段，因此，开发出高速数据采集系统就显得尤为重要了。 所谓高速数据采集系统，是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测（其对象包括数字和模拟信号），并且能够对数据实行某些处理（包括存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息），以供显示、记录、打印或描绘的系统。 在数字技术日新月异的今天，数据采集技术的重要性是十分显著的。它是数字世界和外部物理世界连接的桥梁。而随着现代工业和科学技术的发展，对数据采集技术的要求日益提高，在雷达、声纳、图像处理、语音识别、通信、信号测试等科研实践领域中，都需要高精度，高数据率的数据采集系统。它的关键技术为高速高精度的ADC 技术，高数据率的存储和缓存技术以及系统高可靠性保证等。通过数据采集技术，科研人员在实验现场可以根据需要实时记录原始数据，用于实验室后期的分析和处理，对工程实践和理论分析探索具有重大意义。 2.系统设计理论 整个高速数据系统主要分为四个部分：数据采集部分、数据控制部分、数据处理部分、数据传输部分。 在数据采集部分，主要应用的就是采样定理、模数转换器ADC 及A/D 转换技术。采用定理说明采样频率与信号频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。具体内容是，频带为F 的连续信号f(t)可用一系列离散的采样值)1(t f ,)1(t t f ?±,)1(t t f ?±,……来表示，只要这些采样点的时间间隔F t 21≤?，便可根据各采样值完全恢复原来的信号)(t f 。模数转换器ADC 用来把连续变化的模拟信号转换为一定格式的数字量。ADC 转换器实际上就是一个编码器，输