趙崇樂+王一博

摘 要： 傳統(tǒng)運動比賽成績采集系統(tǒng)能夠?qū)Ρ荣惓煽冞M行成績?nèi)脘洸杉?，但無法進行無線信號傳輸以及在線信號采集。針對上述問題，提出基于無線傳輸?shù)倪\動比賽成績在線采集系統(tǒng)。以信號數(shù)據(jù)采集處理裝置為核心，利用多方位控制結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在線采集，優(yōu)化2U服務(wù)器以及控制芯片中的傳輸協(xié)議，實現(xiàn)無線傳輸。實驗結(jié)果表明，設(shè)計的比賽成績在線采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在線成績的入錄，并可以進行無線數(shù)據(jù)傳輸。

關(guān)鍵詞： 無線傳輸； 運動比賽成績； 在線采集； 2U服務(wù)器； 硬件設(shè)計； 軟件設(shè)計

中圖分類號： TN926?34； TN913 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）06?0129?04

Abstract： The traditional performance acquisition system of sports competition can record the performance of the sports competition， but can't transmit the wireless signal and collect the online signal. Therefore， a wireless transmission based performance online acquisition system of sports competition is proposed. Taking the signal data acquisition and processing device as the kernel， the multi?directional control structure is used to realize the online collection， optimize the 2U server， control the transmission protocol in the chip， and realize the wireless transmission. The experimental results show that the online acquisition system of competition performance can realize the recording of online performance， and carry out the wireless data transmission.

Keywords： wireless transmission； performance of sports competition； online acquisition； 2U server； hardware design； software design

隨著數(shù)據(jù)量的不斷加大，傳統(tǒng)運動比賽成績采集系統(tǒng)無法進行無線信號傳輸，且在線信號采集受到限制，本文對無線傳輸?shù)倪\動比賽成績在線采集系統(tǒng)進行設(shè)計。硬件設(shè)計主要包括采集系統(tǒng)的服務(wù)器、信號數(shù)據(jù)采集處理裝置和顯示器設(shè)計，通過采用2U專業(yè)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器以及由控制芯片、數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理板等多部分組成的信號數(shù)據(jù)采集處理裝置，實現(xiàn)運動比賽成績的在線采集。軟件設(shè)計主要包括傳輸協(xié)議設(shè)計、信號控制語句設(shè)計、數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過采用EPP傳輸協(xié)議以及CLSL，CTDA信號控制語句與數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)運動比賽成績的無線傳輸。實驗結(jié)果表明，采用基于無線傳輸?shù)倪\動比賽成績在線采集系統(tǒng)設(shè)計可以準(zhǔn)確完成無線信息傳輸、成績在線采集以及成績的錄入。

1 無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)的構(gòu)建

1.1 在線采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計

運動比賽成績在線采集系統(tǒng)硬件設(shè)備主要由信號數(shù)據(jù)采集處理裝置、服務(wù)器、顯示器組成[1]。服務(wù)器提供內(nèi)存、處理器、硬盤等計算機必要服務(wù)，包括運行內(nèi)存、操作系統(tǒng)等功能。采用2U服務(wù)器，8個500 MB固態(tài)硬盤6PCI配置，CPU采用AMD6276處理器，主頻2.3 GHz十六核心L3緩存16 MB，最高允許溫度55～69 ℃。信號數(shù)據(jù)采集處理裝置主要由控制芯片、數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理板、數(shù)據(jù)處理板、電源控制板、通信控制板、溫度采集板、計時電路板和網(wǎng)卡9部分組成[2]。信號數(shù)據(jù)采集處理裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

控制芯片：操作人員給予指令，控制芯片操作數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理板、數(shù)據(jù)處理板等進行工作。信號控制板：接收無線傳輸信號，使接收無線信號放大，為數(shù)據(jù)處理提供信號信息。數(shù)據(jù)處理板：將接收數(shù)據(jù)進行計算[3]，通過軟件數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)，將輸入信號編譯，通過軟件傳輸協(xié)議進行信息交互數(shù)據(jù)采集板，采用16位32通道2 MHz采集頻率進行無線信號采集。電源控制板：控制電源開關(guān)，提供穩(wěn)定電源電壓，為無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)提供用電保證，兩組配備12 V直流工作電壓，一組意外斷電可繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。網(wǎng)卡：實現(xiàn)與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號匹配[4]。

1.2 在線采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件設(shè)計采用EPP協(xié)議雙向數(shù)據(jù)傳輸，此傳統(tǒng)SPP傳輸更加快捷，速度由15 kB/s提升到2 MB/s。EPP協(xié)議較SPP協(xié)議更具傳輸穩(wěn)定性，失真率較低，為CTDA數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)甄別能力提供準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)。EPP引腳代表EPP信息傳遞位置和傳遞去向[2，5]。引腳號有2～31，功能服務(wù)有信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、電源控制、溫度采集、計時電路。EPP協(xié)議引腳如表1所示[6]。

CLSL信號控制語句，采用C語言對信號控制進行編程，系統(tǒng)調(diào)用signal用來設(shè)定某個信號的處理方法，用include定義signal.h和unistd.h變量[7]。編寫過程如下：endprint

#include

#include

void sigroutine（int dunno）

{ Switch（dunno）

{

case 1：

printf（"Get a signal：SIGHUP"）；

break；

Case2：

printf（"Get a signal：SIGINT"）；

break；

}

returm；

}

int main（）

{

printf（"process id is %d"，getpid（））；

signal（SIG INT，sigroutine）；

signal（SIG QU99v，sigroutine）；

For（；；）；

}

利用CTDA進行數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)處理，其數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)圖見圖2，地址數(shù)據(jù)采用EPP連接，通過EPP連接進行中斷、地址、數(shù)據(jù)和傳輸控制，通過接口邏輯對EPP數(shù)據(jù)進行甄別是否完整準(zhǔn)確，通過譯碼器進行編寫數(shù)據(jù)傳輸，對傳輸有誤的進行中斷控制重新進行編譯。

本文采用CTDA?14632?52154型數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)。CTDA?14632?52154型數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)采用雙口RAM控制、RS 422控制和測角控制，保證其數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確，降低失真率，提高數(shù)據(jù)采集能力。

2 無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)的構(gòu)建通過在線采集系統(tǒng)硬件的數(shù)據(jù)采集處理裝置、相關(guān)服務(wù)器與顯示器和在線采集系統(tǒng)軟件的EPP傳輸協(xié)議、CLSL信號控制、CTDA數(shù)據(jù)處理從而實現(xiàn)無線傳輸?shù)倪\動比賽成績在線采集系統(tǒng)[8?9]。在線采集系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)流程如圖3所示。

基于無線傳輸?shù)倪\動比賽成績在線采集系統(tǒng)是通過CLSL信號控制語句進行無線傳輸信號控制，通過數(shù)據(jù)處理模塊控制，進行數(shù)據(jù)處理、識別傳輸信號內(nèi)容，同時啟動數(shù)據(jù)采集模塊，判斷采集信息是否采集完成準(zhǔn)確，采集信息完成后寫入CTDA結(jié)構(gòu)，通過CTDA譯碼進行數(shù)據(jù)傳遞，信號以及數(shù)據(jù)傳遞是通過EPP協(xié)議進行準(zhǔn)確可靠的信息交互。最后將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器。

3 測試與仿真實驗

3.1 實驗參數(shù)設(shè)置

為了驗證基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力和數(shù)據(jù)傳輸完整性，選用有線傳輸運動比賽成績采集系統(tǒng)和專業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，作為采集能力和數(shù)據(jù)傳輸完整性的參考依據(jù)。分別對基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)和傳統(tǒng)運動比賽成績采集系統(tǒng)進行仿真分析。采用某比賽數(shù)據(jù)作為仿真源，其數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)表2所示數(shù)據(jù)，分別對基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)和傳統(tǒng)運動比賽成績采集系統(tǒng)，進行無線傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)在線采集實驗和無線傳輸成績采集系統(tǒng)失真實驗。

3.2 無線傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)在線采集實驗

將數(shù)據(jù)源按照一定間歇時間，輸入有線傳輸運動比賽成績采集系統(tǒng)作為參考依據(jù)。在相同間歇時間下分別輸入基于無線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)和傳統(tǒng)采集系統(tǒng)。將三種在線采集軟件處理結(jié)果通過計算機統(tǒng)計計算、分析軟件繪制在線采集丟失率?數(shù)據(jù)量曲線，如圖4所示。

根據(jù)圖4在線采集丟失率?數(shù)據(jù)量曲線可知，有線傳輸運動比賽成績采集系統(tǒng)在線采集丟失率穩(wěn)定，丟失率為0.6%。因采用有線傳輸，傳輸信號穩(wěn)定準(zhǔn)確，不隨數(shù)據(jù)量大小的改變而改變，應(yīng)用有線傳輸運動比賽成績采集系統(tǒng)作為參考依據(jù)。應(yīng)用于運動比賽在線采集系統(tǒng)中受到信息傳遞環(huán)境、距離等條件影響，不適合大規(guī)模賽事進行運動比賽成績在線采集。傳統(tǒng)運動比賽成績采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)量在0.3萬條內(nèi)保證較低數(shù)據(jù)在線采集丟失率。當(dāng)數(shù)據(jù)量超過0.3萬條時，數(shù)據(jù)在線采集丟失率明顯上升，當(dāng)數(shù)據(jù)量超過0.55萬時數(shù)據(jù)丟失率為3.5%，超過風(fēng)險值2%?；跓o線傳輸運動比賽成績在線采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)量在0.3萬條內(nèi)能夠保證較低數(shù)據(jù)在線采集丟失率。當(dāng)數(shù)據(jù)量超過0.3萬條時，數(shù)據(jù)在線采集丟失率呈上升趨勢，并保證一定平衡，最高數(shù)據(jù)丟失率為0.5～1.0萬條之間，數(shù)據(jù)丟失率為1.3%，低于其風(fēng)險值2%，并較傳統(tǒng)運動比賽成績采集系統(tǒng)有改善。

4 結(jié) 語

通過在線采集系統(tǒng)的構(gòu)建，促使在線采集系統(tǒng)硬件綜合性能提升，以及在線采集系統(tǒng)的軟件EPP協(xié)議、CLSL信號控制語句和CTDA進行數(shù)據(jù)處理為依托。通過仿真實驗基于無線傳輸?shù)倪\動比賽成績在線采集系統(tǒng)可進行在線信號采集和無線傳輸，其能滿足設(shè)計要求，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，該采集系統(tǒng)運行可靠。

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