基于PIC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)---上位機設計

基本功能

　　在本設計中，數(shù)據(jù)的處理可以使用PC機的MATLAB等功能強大的軟件，但是這類現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理軟件并不能對特有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機采集模塊進行直接控制，因此需要針對特定的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)編寫對應的上位機軟件，上位機軟件是針對上述目的而設計與編寫的，是整個采集系統(tǒng)的控制前端和數(shù)據(jù)存儲及處理中心?？刂乒δ苤饕刂葡挛粰C采集的開始與終止，采集的頻率等，數(shù)據(jù)處理功能主要包括繪制波形圖，將數(shù)據(jù)顯示于列表，將數(shù)據(jù)存儲于文件，其中將數(shù)據(jù)存儲于文件將便于使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進行一些數(shù)值算法處理，以達到科學研究，結(jié)論驗證等目的。

　　C++程序設計語言可以很好地實現(xiàn)面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，采用C++編寫上位機程序，可以將每一個功能模塊封裝成一個類，修改某個類的實現(xiàn)，增加類的功能不會影響整個程序的框架，這樣就很容易維護和擴展功能；加之我們要實現(xiàn)的軟件功能中需要調(diào)用大量的windows API函數(shù)庫，所以采用VC++6.0作為上位機的開發(fā)環(huán)境。

　　總的功能模塊主要包括三個模塊，即HID設備讀寫模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。

HID設備的查找與讀寫

（1）枚舉

USB主機在檢測到USB設備插入后，就要對設備進行枚舉了。枚舉就是從設備讀取一些信息，知道設備是什么樣的設備，如何進行通信，這樣主機就可以根據(jù)這些信息來加載合適的驅(qū)動程序。

（2）HID

人機接口設備(HID)是指直接和人進行互動的設備,如鼠標、鍵盤等. 在Windows 中,具有相似屬性和提供相似服務的設備被歸為一種設備類型,一種類型的設備可以使用一個通用的設備驅(qū)動程序. 在運行Windows 98 或更高版本的PC 機上,應用程序可以使用操作系統(tǒng)內(nèi)置的HID 類驅(qū)動程序與HID 通信. 這樣使得符合HID 類的USB 設備很容易開發(fā)與運行.

（3）HID設備的查找

在Windows操作系統(tǒng)中內(nèi)置很多與HID有關的API函數(shù)，調(diào)用這些函數(shù)，就可以開始對指定的HID設備進行查找，查找HID設備的最終目的是獲得該設備的路徑名，設備的存取容量等信息，為以后對該設備進行讀寫做好準備.

（4）HID設備的讀寫

在取得了HID設備的路徑全面后，即可開始對HID設備進行讀寫，對設備的讀寫也是通過調(diào)用相應的函數(shù)來實現(xiàn)的。

控制下位機進行數(shù)據(jù)采集

　　上位機向下位機發(fā)送命令，控制下位機進行數(shù)據(jù)采集，并從下位機獲取數(shù)據(jù)，在這個過程中，要處理好兩個線程的同步的問題，即數(shù)據(jù)采集線程和數(shù)據(jù)處理線程能夠協(xié)調(diào)工作，保正系統(tǒng)能正確穩(wěn)定的工作。具體的解決方法是實現(xiàn)對某些數(shù)據(jù)訪問的原子操作，即一個線程在對公共數(shù)據(jù)進行訪問時，另一個線程不能打擾，直到操作線程操作完成，放棄對數(shù)據(jù)的使用權，另一個線程才能夠訪問數(shù)據(jù)。

　　下位機獲取了關于采集的有關參數(shù)后，即可開始采集，每隔一定時間采集一個數(shù)據(jù)，當采集數(shù)據(jù)數(shù)目達到限制值個數(shù)后，本次采集完成，此時下位機才開始將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。

上位機對采集的數(shù)據(jù)的處理

　　上位機在將數(shù)據(jù)采集命令發(fā)送給下位機后，所要做的就是等待下位機采集完成并接收數(shù)據(jù)，因此上位機將循環(huán)查詢下位機工作狀態(tài)，一旦檢測到下位機采集結(jié)束的標志，上位機就開始對數(shù)據(jù)進行處理。

數(shù)據(jù)處理分為三種：

（1）繪制波形圖

繪制波形圖的要求有兩點：第一是不能頻繁閃爍，影響觀察；二是波形圖是動態(tài)的，因為繪制區(qū)域有限，而所采集的數(shù)據(jù)是源源不斷增加的，因此要求波形圖能夠動態(tài)的更新。

（2）添加到列表顯示

可直觀地查看目前所采集的所有數(shù)據(jù)。

（3）保存到文件

運用功能強大的數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進行更深的處理。

采集單極性正弦波工作界面

代碼：

1 HID設備通信模塊實現(xiàn)代碼/*hid.h頭文件*/

2 #ifndef HID_H

3 #define HID_H

4 #include

5 #include

6 #include

7 #include "commonuse.h"

8 using std::string;

9 #pragma comment( lib, "setupapi.lib" )

10 extern "C" {

11 #include "hidsdi.h"

12 }

13 #pragma comment( lib, "hid.lib" )

14

15

16 class Hid

17 {

18

19 public:

20 Hid(const string &DeviceIdStr = MY_DEVICE_ID);

21 //Hid(DWORD Vid, DWORD Pid) {}

22 ~Hid() ;

23 BOOL Connect() ;

24 //BOOL ChangeDevice() {}

25 BOOL WriteHid(const BYTE * WriteBuff);

26 BOOL ReadHid(BYTE * ReadBuff);

27 BOOL IsWriteValid() const { return m_WriteValid ; }

28 BOOL IsReadValid() const { return m_ReadValid ; }

29 BOOL IsConnected() const { return m_IsConnected; }

30 const string & GetDeviceIDDesc() const { return m_DeviceIdStr ;}

31 private:

32 BOOL GetWRHandle() ;

33 private:

34 HANDLE m_WriteHandle;

35 HANDLE m_ReadHandle ;

36 string m_DeviceIdStr;//設備描述字符串

37 DWORD m_PID;

38 DWORD m_VID;

39 BOOL m_IsConnected ;//是否已連接上

40 BOOL m_ReadValid;//是否可進行讀操作

41 BOOL m_WriteValid;//是否可進行寫操作

42 BYTE m_RWBuff[USB_BUFF_SIZE+1] ;//讀寫緩沖

43

44

45 } ;

46

47

48

49 #endif

50

51

52 /*hic.cpp源文件*/

53

54 #include "Hid.h"

55

56 Hid::Hid(const string &DeviceIdStr):

57 m_DeviceIdStr(DeviceIdStr)

58 {

59

60 m_WriteHandle = INVALID_HANDLE_VALUE ;

61 m_ReadHandle = INVALID_HANDLE_VALUE ;

62 m_PID = 0;

63 m_VID = 0;

64 m_IsConnected = FALSE ;

65 m_ReadValid = FALSE ;

66 m_WriteValid = FALSE;

67 strcpy((char *)m_RWBuff,"") ;

68 }

69

70 BOOL Hid::GetWRHandle()

71 {

72 GUID InterfaceClassGuid =

73 {0x4d1e55b2, 0xf16f, 0x11cf, 0x88, 0xcb, 0x00, 0x11, 0x11, 0x00, 0x00, 0x30};

74 HDEVINFO DeviceInfoTable = INVALID_HANDLE_VALUE;

75 PSP_DEVICE_INTERFACE_DATA InterfaceDataStructure = new SP_DEVICE_INTERFACE_DATA;

76 PSP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA DetailedInterfaceDataStructure = new SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA;

77 SP_DEVINFO_DATA DevInfoData;

78

79 DWORD InterfaceIndex = 0;

80 DWORD StatusLastError = 0;

81 DWORD dwRegType;

82 DWORD dwRegSize;

83 DWORD StructureSize = 0;

84 PBYTE PropertyValueBuffer;

85 bool MatchFound = false;

86 DWORD ErrorStatus;

87 DeviceInfoTable = SetupDiGetClassDevs(&InterfaceClassGuid, NULL, NULL, DIGCF_PRESENT " DIGCF_DEVICEINTERFACE);

88 while(true)

89 {

90 InterfaceDataStructure->cbSize = sizeof(SP_DEVICE_INTERFACE_DATA);

91 if(SetupDiEnumDeviceInterfaces(DeviceInfoTable, NULL, &InterfaceClassGuid, InterfaceIndex, InterfaceDataStructure))

92 {

93 ErrorStatus = GetLastError();

94 if(ERROR_NO_MORE_ITEMS == ErrorStatus)

95 {

96 SetupDiDestroyDeviceInfoList(DeviceInfoTable);

97 return FALSE;

98 }

99 }

100 else

101 {

102

103 ErrorStatus = GetLastError();

104 SetupDiDestroyDeviceInfoList(DeviceInfoTable);

105 return FALSE;

106 }

107

108 DevInfoData.cbSize = sizeof(SP_DEVINFO_DATA);

109 SetupDiEnumDeviceInfo(DeviceInfoTable, InterfaceIndex, &DevInfoData);

110

111 SetupDiGetDeviceRegistryProperty(DeviceInfoTable, &DevInfoData, SPDRP_HARDWAREID, &dwRegType, NULL, 0, &dwRegSize);

112 Pr