綜合警戒系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理研究嚴(yán)平曹同強(qiáng)周潔敏江蘇南京211100南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院摘要CBUILDER以其友好的可視化界面得到了廣泛的應(yīng)用,在工程中方便快速的基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡正在日益普及。文章以飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)指示與機(jī)組告警系統(tǒng)為例,介紹了如何在BCB中實(shí)現(xiàn)USB的數(shù)據(jù)采集與處理。關(guān)鍵詞CBUILDERUSB數(shù)據(jù)采集與處理中圖分類號(hào)TP274,V24114文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼BCBUILDER以下簡稱BCB是一種優(yōu)秀的WINDOWS快速應(yīng)用程序開發(fā)工具,具有C的112應(yīng)用范圍廣目前應(yīng)用較廣的USB11接口的最高傳輸率可達(dá)12MBS,比串口快了整整100倍,比并口也快了10多倍。而在USB20規(guī)范中,最高的通信速率的速度已提高到480MBS,支持同步和異步傳輸方式。113連接外設(shè)多USB接口支持多個(gè)不同設(shè)備的串列連接,一個(gè)USB口理論上可以連接127個(gè)USB設(shè)備,而每個(gè)外設(shè)間距離線纜長度可達(dá)5M。連接的方式也十分靈活,既可以使用串行連接,也可以把多個(gè)設(shè)備連接在一起,再同PC機(jī)的USB口相接,減少了對(duì)端口的占用。114節(jié)省供電普通使用串口、并口的設(shè)備都需要單獨(dú)的供電系統(tǒng),而USB設(shè)備則不需要,因?yàn)閁SB接口提供了內(nèi)置電源。USB電源能向低壓設(shè)備提供5V、500高效率、高性能,BCB利用VCL類庫實(shí)現(xiàn)了完全的可視化和真正面向?qū)ο蟮慕Y(jié)合。用戶可以根據(jù)自己的需要得到漂亮而又友好的可視化界面,而且操作簡單、易于維護(hù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展,目前計(jì)算機(jī)一般都采用支持USB功能的控制芯片組,而且也安裝了USB接口插座。許多WINDOWS操作系統(tǒng)內(nèi)置了對(duì)USB功能的支持,基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡由于其獨(dú)有的優(yōu)越性,得到了廣泛的應(yīng)用,也成為將來使用發(fā)展的趨勢(shì)。在實(shí)際工程中,經(jīng)常需要把數(shù)據(jù)采集卡得到的數(shù)據(jù)及時(shí)輸入計(jì)算機(jī),在BCB友好的界面上實(shí)時(shí)顯示并利用BCB進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。因此,如何在BCB中實(shí)現(xiàn)基于USB的高速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和處理,成為了一個(gè)關(guān)鍵問題。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)指示和機(jī)組告警系統(tǒng)以下簡稱EICAS是飛機(jī)上的一種多功能電子顯示設(shè)備,它可以在飛行的全部航段上連續(xù)自動(dòng)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和報(bào)警系統(tǒng),具有存儲(chǔ)信息的功能,能夠在出現(xiàn)故障時(shí)利用聲音和視覺實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警并自動(dòng)記錄子系統(tǒng)參數(shù)。它的使用減輕了駕駛員的工作負(fù)擔(dān),改善了飛行機(jī)組與地面機(jī)組之間的聯(lián)系。的電源,因此新的設(shè)備就不需要專門的交流電MA源了,從而降低了這些設(shè)備的成本并提高了性價(jià)比?；贐CB和USB的數(shù)據(jù)采集處理在EI22CAS中的應(yīng)用211基于BCB和USB的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)指示和機(jī)組告警系統(tǒng)概述飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)指示和機(jī)組告警系統(tǒng)是飛機(jī)上的一種重要的自動(dòng)化的多功能電子顯示設(shè)備。傳統(tǒng)的飛機(jī)故障告警給予指示燈,文字顯示,需要飛行人員進(jìn)1USB的優(yōu)越性111方便穩(wěn)定使用USB接口可以連接多個(gè)不同的設(shè)備,支持熱插拔,省去了等待漫長的啟動(dòng)過程的煩惱。設(shè)備自作平臺(tái)上的故障的告警、故障的分類級(jí)別的劃分,優(yōu)屏幕顯示的雙重效果,實(shí)現(xiàn)飛行駕駛員和乘務(wù)人員先級(jí)排序并提供故障的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性,在提供文字、燈光告警的同時(shí),并報(bào)以音響警告,以減輕飛行員的負(fù)擔(dān)。通過對(duì)硬件和軟件的改進(jìn),以最簡潔的系統(tǒng),提高報(bào)警系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性,達(dá)到語音和的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并以減輕飛行員的視覺疲勞。因此在BCB中實(shí)現(xiàn)基于USB的數(shù)據(jù)采集與處理是關(guān)鍵問題。圖1為告警系統(tǒng)流程示意圖。圖1基于CBUILDER和USB的EICAS流程示意圖我們用的數(shù)據(jù)采集卡是阿爾泰公司生產(chǎn)的USB2003,提供了16路單端或8路雙端的模擬輸入通道和2路DA輸出通道,它的驅(qū)動(dòng)程序中主要的函數(shù)如下1HANDLECREATEDEVICEINTDEVICEID02BOOLRELEASEDEVICEHANDLEHDEVICE創(chuàng)建USB總線的設(shè)備對(duì)象釋放設(shè)備對(duì)象所占用的系統(tǒng)資源及設(shè)備對(duì)象自身3BOOLINITDEVICEADHANDLEHDEVICE,PUSB2003PARAADPADPARA初始化設(shè)備對(duì)象中的AD部件,預(yù)置AD采集通道,采樣頻率等4BOOLREADDEVICEADHANDLEHDEVICE,PSHORTPADBUFFER,ULONGNREADSIZEWORDS讀取USB設(shè)備AD部件上的批量數(shù)據(jù),待讀過完整指定長度的數(shù)據(jù)才返回5BOOLRELEASEDEVICEADHANDLEHDEVICE釋放設(shè)備對(duì)象中的AD部件所占用的系統(tǒng)資源212實(shí)現(xiàn)基于BCB和USB的數(shù)據(jù)采集與處理的方法BCB的輸出顯示通常是用一些VCL組件來實(shí)現(xiàn)的,如LABEL、EDIT等,為了能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,最好的辦法就是采用子線程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,即BCB界面中的組件只是實(shí)現(xiàn)簡單的計(jì)算和顯示,而真正的數(shù)據(jù)采集過程在后臺(tái),這樣就可以保證在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中不占用客戶程序的任何時(shí)間,在數(shù)據(jù)處理的同時(shí),驅(qū)動(dòng)程序依然在進(jìn)行下一批數(shù)據(jù)的傳輸,即實(shí)現(xiàn)了并行操作,提高了程序的運(yùn)行效率和數(shù)據(jù)的處理能力。為了能夠?qū)崿F(xiàn)不影響應(yīng)用程序窗口操作的數(shù)據(jù)采集和處理,分別創(chuàng)建兩個(gè)子線程DATACOLLECTTHREAD和DATASHOWTHREAD,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和顯示。DATACOLLECTTHREAD調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的讀取函數(shù),每采集得到指定長度的數(shù)據(jù),便將數(shù)據(jù)放入自己定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),同時(shí)向DATASHOWTHREAD發(fā)出同步事件消息。DATASSHOWTHREAD在WAITFORSINGLEOBJECT的作用下等待所有權(quán)的可用,保證了DATACOLLECTTHREAD的充分運(yùn)行,等到該同步事件消息則DATASSHOWTHREA即刻恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理顯示。如圖2所示。以下是創(chuàng)建子線程和實(shí)現(xiàn)BCB中調(diào)用驅(qū)動(dòng)函該子函數(shù)是沒有參數(shù)和返回值的THREADMETHOD數(shù)的方法1應(yīng)用程序工程中包含驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)接口輸入庫文件。選擇BCB集成開發(fā)環(huán)境中的工程PRO2JECT菜單中的ADDTOPROJECT命令,在彈出的對(duì)話框中分別選擇文件類型3LIB,在根目錄下選擇USB2003LIB文件。類型的函數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)具體的實(shí)時(shí)處理顯示功能。213實(shí)現(xiàn)利用BCB和USB的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)指示及機(jī)組告警系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)運(yùn)行的心臟,來自飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)各系統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)多而復(fù)雜,大約有400多個(gè)輸入信號(hào),本項(xiàng)目研究的主要是滑油溫度OILTE2MP、滑油壓力OILPRESS、滑油油量OILQTY、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比N1、發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比EPR等,限于篇幅這里只介紹滑油壓力OILTEMP的數(shù)據(jù)采集與處理,其他物理量的實(shí)現(xiàn)過程也相同。21311窗口面板設(shè)計(jì)1EICAS面板。本面板要生動(dòng)形象的顯示較多的畫面,所以主要用了TCHART、TIMAGE來加載圖片,并在它們上面通過TLABEL以數(shù)字顯示,通過編程實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)的指針動(dòng)態(tài)顯示通過TBITBTN實(shí)現(xiàn)按紐功能通過TSHAPE實(shí)現(xiàn)報(bào)警燈通過TMEDIA2PLAY實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警。如圖3所示。2滑油溫度面板。本面板主要是輔助顯示。用到的組件主要是TCHART、TLABEL、TRICHEDIT、TBITB2TN等。如圖4所示。2創(chuàng)建子線程。打開FILE,選擇NEW中的THREADOBJECT,在彈出的對(duì)話框中的CLASSNAME欄內(nèi)輸入子線程名,打開FILE,選擇INCLUDE包含主界面的頭文件UNITMAINH,也可將主界面的頭文件拷貝到該子線程的源代碼中。在主界面中同樣需要包含子線程以及USB驅(qū)動(dòng)程序的頭文件。3在主窗體中使用子線程。在主窗體的頭文件聲明PRIAVATEDATACOLLECTTHREAD3PDATACOLLECTTHREADDATASHOWTHREAD3PDATASHOWTHREAD4子線程與VCL主線程同步。為了在DATA2SHOWTHREAD中實(shí)現(xiàn)EICAS面板的數(shù)字顯示,必須使用SYNCHRONIZE函數(shù),SYNCHRONIZE方法使該子線程與VCL主線程同步,它的參數(shù)是一個(gè)子函數(shù),圖3EICAS面板的部分顯示圖4滑油溫度面板的全屏顯示21312飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度的顯示格式1當(dāng)初次點(diǎn)擊EICAS面板中的TBITBTN按紐3結(jié)論BCB以其強(qiáng)大的功能和生動(dòng)活潑的界面,輕松OILON時(shí),系統(tǒng)開始進(jìn)行滑油溫度的采集,并在實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的EICAS的各種功能,并增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理功能,進(jìn)一部減輕了飛行員和機(jī)組人員的負(fù)擔(dān)。在CBUILDER中利用子線程,可方便高速的對(duì)基于USB的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行實(shí)時(shí)高效的采集處理,是保持?jǐn)?shù)據(jù)連續(xù)不間斷的最佳方案,能夠滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)容量大、采樣速度高的要求。界面友好易于操作維護(hù)的CBUILDER和快速方便的USB數(shù)據(jù)采集的完美結(jié)合必將得到廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)EICAS面板中通過TLABEL組件和指針分別進(jìn)行數(shù)字和模擬實(shí)時(shí)顯示。2當(dāng)鼠標(biāo)右擊EICAS面板中左部的OIL畫面或按下相應(yīng)快捷鍵時(shí),實(shí)現(xiàn)該部分的全屏顯示,并在滑油溫度面板的右上方通過TCHART組件以波形顯示飛機(jī)最近20S的滑油溫度記錄,并可以據(jù)此統(tǒng)計(jì)出滑油溫度的平均值及其他誤差數(shù)據(jù)。3發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度正常時(shí),滑油量部分的界面是隱藏的,數(shù)字和指針均為白色。當(dāng)飛行員再次按下OILON時(shí)或者滑油溫度超限時(shí),滑油溫度部分的界面才顯示。4當(dāng)滑油溫度超限時(shí),系統(tǒng)將通過TMEDIAPL2AY組件發(fā)出嘟嘟的聲響報(bào)警,指針和數(shù)字相應(yīng)變成黃色或紅色,在EICAS面板上彈出報(bào)警的對(duì)話框,并在滑油溫度面板的右下方通過TRICHEDIT組件將所有可能引起的原因和對(duì)應(yīng)的正確操作以相應(yīng)顏色的文字顯示圖4中TRICHEDIT顯示的是滑油量正常狀態(tài),幫助飛行員實(shí)施正確的操作。許永和1健蓮科技改編1USB與外圍設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用1北京中國電力出版社,20022劉濱1CBUILDER5高級(jí)編程實(shí)例精解1北京國防工業(yè)出版社,200113洪國勝,張建原,洪月里1CBUILDER5程序設(shè)計(jì)輕松上手1北京清華大學(xué)出版社,2001康