綜合警戒系統數據采集與處理研究嚴平曹同強周潔敏江蘇南京211100南京航空航天大學民航學院摘要CBUILDER以其友好的可視化界面得到了廣泛的應用,在工程中方便快速的基于USB接口的數據采集卡正在日益普及。文章以飛機發動機指示與機組告警系統為例,介紹了如何在BCB中實現USB的數據采集與處理。關鍵詞CBUILDERUSB數據采集與處理中圖分類號TP274,V24114文獻標識碼BCBUILDER以下簡稱BCB是一種優秀的WINDOWS快速應用程序開發工具,具有C的112應用范圍廣目前應用較廣的USB11接口的最高傳輸率可達12MBS,比串口快了整整100倍,比并口也快了10多倍。而在USB20規范中,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連接外設多USB接口支持多個不同設備的串列連接,一個USB口理論上可以連接127個USB設備,而每個外設間距離線纜長度可達5M。連接的方式也十分靈活,既可以使用串行連接,也可以把多個設備連接在一起,再同PC機的USB口相接,減少了對端口的占用。114節省供電普通使用串口、并口的設備都需要單獨的供電系統,而USB設備則不需要,因為USB接口提供了內置電源。USB電源能向低壓設備提供5V、500高效率、高性能,BCB利用VCL類庫實現了完全的可視化和真正面向對象的結合。用戶可以根據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。隨著計算機技術日益發展,目前計算機一般都采用支持USB功能的控制芯片組,而且也安裝了USB接口插座。許多WINDOWS操作系統內置了對USB功能的支持,基于USB接口的數據采集卡由于其獨有的優越性,得到了廣泛的應用,也成為將來使用發展的趨勢。在實際工程中,經常需要把數據采集卡得到的數據及時輸入計算機,在BCB友好的界面上實時顯示并利用BCB進行實時處理。因此,如何在BCB中實現基于USB的高速實時的數據采集和處理,成為了一個關鍵問題。飛機發動機指示和機組告警系統以下簡稱EICAS是飛機上的一種多功能電子顯示設備,它可以在飛行的全部航段上連續自動監控發動機參數和報警系統,具有存儲信息的功能,能夠在出現故障時利用聲音和視覺實現分級報警并自動記錄子系統參數。它的使用減輕了駕駛員的工作負擔,改善了飛行機組與地面機組之間的聯系。的電源,因此新的設備就不需要專門的交流電MA源了,從而降低了這些設備的成本并提高了性價比。基于BCB和USB的數據采集處理在EI22CAS中的應用211基于BCB和USB的飛機發動機指示和機組告警系統概述飛機發動機指示和機組告警系統是飛機上的一種重要的自動化的多功能電子顯示設備。傳統的飛機故障告警給予指示燈,文字顯示,需要飛行人員進1USB的優越性111方便穩定使用USB接口可以連接多個不同的設備,支持熱插拔,省去了等待漫長的啟動過程的煩惱。設備自作平臺上的故障的告警、故障的分類級別的劃分,優屏幕顯示的雙重效果,實現飛行駕駛員和乘務人員先級排序并提供故障的準確性、實時性,在提供文字、燈光告警的同時,并報以音響警告,以減輕飛行員的負擔。通過對硬件和軟件的改進,以最簡潔的系統,提高報警系統的靈敏度和準確性,達到語音和的實時監控,并以減輕飛行員的視覺疲勞。因此在BCB中實現基于USB的數據采集與處理是關鍵問題。圖1為告警系統流程示意圖。圖1基于CBUILDER和USB的EICAS流程示意圖我們用的數據采集卡是阿爾泰公司生產的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,它的驅動程序中主要的函數如下1HANDLECREATEDEVICEINTDEVICEID02BOOLRELEASEDEVICEHANDLEHDEVICE創建USB總線的設備對象釋放設備對象所占用的系統資源及設備對象自身3BOOLINITDEVICEADHANDLEHDEVICE,PUSB2003PARAADPADPARA初始化設備對象中的AD部件,預置AD采集通道,采樣頻率等4BOOLREADDEVICEADHANDLEHDEVICE,PSHORTPADBUFFER,ULONGNREADSIZEWORDS讀取USB設備AD部件上的批量數據,待讀過完整指定長度的數據才返回5BOOLRELEASEDEVICEADHANDLEHDEVICE釋放設備對象中的AD部件所占用的系統資源212實現基于BCB和USB的數據采集與處理的方法BCB的輸出顯示通常是用一些VCL組件來實現的,如LABEL、EDIT等,為了能夠實現應用程序實時高效的進行數據處理,最好的辦法就是采用子線程進行數據采集,即BCB界面中的組件只是實現簡單的計算和顯示,而真正的數據采集過程在后臺,這樣就可以保證在進行數據采集和傳輸過程中不占用客戶程序的任何時間,在數據處理的同時,驅動程序依然在進行下一批數據的傳輸,即實現了并行操作,提高了程序的運行效率和數據的處理能力。為了能夠實現不影響應用程序窗口操作的數據采集和處理,分別創建兩個子線程DATACOLLECTTHREAD和DATASHOWTHREAD,實現數據的采集和顯示。DATACOLLECTTHREAD調用驅動程序的讀取函數,每采集得到指定長度的數據,便將數據放入自己定義的數據緩沖區,同時向DATASHOWTHREAD發出同步事件消息。DATASSHOWTHREAD在WAITFORSINGLEOBJECT的作用下等待所有權的可用,保證了DATACOLLECTTHREAD的充分運行,等到該同步事件消息則DATASSHOWTHREA即刻恢復運行狀態,實現數據的實時處理顯示。如圖2所示。以下是創建子線程和實現BCB中調用驅動函該子函數是沒有參數和返回值的THREADMETHOD數的方法1應用程序工程中包含驅動程序函數接口輸入庫文件。選擇BCB集成開發環境中的工程PRO2JECT菜單中的ADDTOPROJECT命令,在彈出的對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,能夠實現具體的實時處理顯示功能。213實現利用BCB和USB的飛機發動機指示及機組告警系統發動機是飛機運行的心臟,來自飛機發動機和飛機各系統的技術數據多而復雜,大約有400多個輸入信號,本項目研究的主要是滑油溫度OILTE2MP、滑油壓力OILPRESS、滑油油量OILQTY、發動機轉速比N1、發動機壓力比EPR等,限于篇幅這里只介紹滑油壓力OILTEMP的數據采集與處理,其他物理量的實現過程也相同。21311窗口面板設計1EICAS面板。本面板要生動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以數字顯示,通過編程實現運行時的指針動態顯示通過TBITBTN實現按紐功能通過TSHAPE實現報警燈通過TMEDIA2PLAY實現聲音報警。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創建子線程。打開FILE,選擇NEW中的THREADOBJECT,在彈出的對話框中的CLASSNAME欄內輸入子線程名,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驅動程序的頭文件。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中實現EICAS面板的數字顯示,必須使用SYNCHRONIZE函數,SYNCHRONIZE方法使該子線程與VCL主線程同步,它的參數是一個子函數,圖3EICAS面板的部分顯示圖4滑油溫度面板的全屏顯示21312飛機發動機滑油溫度的顯示格式1當初次點擊EICAS面板中的TBITBTN按紐3結論BCB以其強大的功能和生動活潑的界面,輕松OILON時,系統開始進行滑油溫度的采集,并在實現了傳統的EICAS的各種功能,并增強了數據處理功能,進一部減輕了飛行員和機組人員的負擔。在CBUILDER中利用子線程,可方便高速的對基于USB的數據采集進行實時高效的采集處理,是保持數據連續不間斷的最佳方案,能夠滿足用戶對數據容量大、采樣速度高的要求。界面友好易于操作維護的CBUILDER和快速方便的USB數據采集的完美結合必將得到廣泛的應用。參考文獻EICAS面板中通過TLABEL組件和指針分別進行數字和模擬實時顯示。2當鼠標右擊EICAS面板中左部的OIL畫面或按下相應快捷鍵時,實現該部分的全屏顯示,并在滑油溫度面板的右上方通過TCHART組件以波形顯示飛機最近20S的滑油溫度記錄,并可以據此統計出滑油溫度的平均值及其他誤差數據。3發動機滑油溫度正常時,滑油量部分的界面是隱藏的,數字和指針均為白色。當飛行員再次按下OILON時或者滑油溫度超限時,滑油溫度部分的界面才顯示。4當滑油溫度超限時,系統將通過TMEDIAPL2AY組件發出嘟嘟的聲響報警,指針和數字相應變成黃色或紅色,在EICAS面板上彈出報警的對話框,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應的正確操作以相應顏色的文字顯示圖4中TRICHEDIT顯示的是滑油量正常狀態,幫助飛行員實施正確的操作。許永和1健蓮科技改編1USB與外圍設備設計與應用1北京中國電力出版社,20022劉濱1CBUILDER5高級編程實例精解1北京國防工業出版社,200113洪國勝,張建原,洪月里1CBUILDER5程序設計輕松上手1北京清華大學出版社,2001康