于洋 張磊 姚龍旭 王輝

摘要：針對(duì)智能裝備對(duì)于高性能、低消耗的信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的迫切需求，設(shè)計(jì)一種用于50-150 kHz高頻信號(hào)的工業(yè)無線數(shù)據(jù)高速采集與處理系統(tǒng)。系統(tǒng)整體架構(gòu)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成。下位機(jī)以STM32（ ARM Cortex-M3）為控制核心采集數(shù)據(jù)，并通過無線協(xié)議傳輸至上位機(jī);上位機(jī)使用了基于Linux系統(tǒng)的平臺(tái)接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、處理分析和圖形化可視化。為了提高系統(tǒng)傳輸速度，下位機(jī)數(shù)據(jù)以DMA方式在各個(gè)模塊間傳輸，并通過IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議發(fā)往上位機(jī);上位機(jī)采用時(shí)域特征和頻域特征雙圖像顯示，并使用基于蝶形算法的快速傅里葉變換（ FFT）處理信號(hào)，提高了信號(hào)頻域特征的處理速度。通過采集信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的50-150 kHz隨機(jī)和矩形波信號(hào)，驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)的可行性和性能。該系統(tǒng)體積小、成本低、靈活度高、功耗低、效率高。

關(guān)鍵詞：高頻信號(hào);無線監(jiān)測系統(tǒng);智能裝備;數(shù)據(jù)采集;無線傳輸;性能驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：TN931+.3-34;TP301.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X（2019）24-0005-06

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data Acquisition Syslem，DAS）作為對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行收集、識(shí)別和讀取的系統(tǒng)，在智能裝備中發(fā)揮著越來越重要的作用[1-3]。許多學(xué)者的研究表明，由于無法準(zhǔn)確掌握傳統(tǒng)裝備的加工狀態(tài)，其實(shí)際生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量[4-6]不足理論值的1/2。因此十分需要一個(gè)可以準(zhǔn)確高效的掌握加工狀態(tài)的智能裝備信號(hào)采集與處理系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的智能裝備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多采用有線傳輸?shù)姆绞?，傳輸距離短、傳輸速度慢、傳輸效率低、不能快速準(zhǔn)確的掌握加工狀態(tài)。而無線傳輸不僅傳輸速度快、距離遠(yuǎn)、效率高，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備同時(shí)通信，在智能裝備信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用空間。目前關(guān)于無線傳輸在智能裝備上的研究取得了一定的進(jìn)展。文獻(xiàn)[7-9]采用ZigBee技術(shù)組建無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，低成本低功耗的同時(shí)取得了不錯(cuò)的效果，但不適用于大數(shù)據(jù)量的高速傳輸;文獻(xiàn)[10-12]采用無線藍(lán)牙技術(shù)發(fā)送采集數(shù)據(jù)，傳輸速率較高，誤差小，但有著覆蓋范圍較小的局限性[13]。為了解決以上問題，本文采用以IEEE 802.llb協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)組建局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量多設(shè)備間的高速傳輸。

在制造加工過程中，會(huì)產(chǎn)生多種類信號(hào)，這些信號(hào)中包含著豐富、密集和加工狀態(tài)密切相關(guān)的信息[14-15]，同時(shí)也夾雜很多干擾和噪聲。文獻(xiàn)[16-17]通過收集切削加工過程中的切削力信號(hào)來分析工件和刀具的加工狀態(tài)，研究結(jié)果表明，切削力信號(hào)和刀具磨損狀態(tài)、工件表面加工質(zhì)量具有十分密切的聯(lián)系。文獻(xiàn)[18-19]通過監(jiān)測加工過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射（ Acoustic Emission，AE）信號(hào)和設(shè)備的顫振信號(hào)并做小波分解，并提取其時(shí)域特征，比較準(zhǔn)確地預(yù)測了加工裝備的磨損程度。為了有效地降低干擾和噪聲，本文提出了以高頻信號(hào)（50 kHz以上）為主要監(jiān)測信號(hào)，避開大量低頻干擾的監(jiān)測方案來提高信號(hào)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)以能夠?qū)崟r(shí)并持續(xù)處理和分析數(shù)據(jù)為原則，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的同時(shí)進(jìn)行下一輪的數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)墓ぷ?。該系統(tǒng)主要構(gòu)成模塊如圖2所示。

系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)以DMA方式在各個(gè)設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)。同時(shí)為了保證可以直觀準(zhǔn)確地觀察并分析數(shù)據(jù)，嵌入式上位機(jī)平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了時(shí)域分析圖像實(shí)時(shí)顯示、基于蝶形算法的FFT頻域特性分析并圖形化、對(duì)原始數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的保存、抓取、分析等功能。

2 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 原始數(shù)據(jù)的采集與數(shù)據(jù)完整性檢測

為了滿足對(duì)高頻信號(hào)采集點(diǎn)數(shù)多，采集數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，下位機(jī)系統(tǒng)采用DMA（ Direct Memory Access）方式收發(fā)數(shù)據(jù)，其主要流程如圖3所示。

一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集后直接發(fā)往上位機(jī)，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失和誤差，對(duì)后續(xù)的研究和分析造成影響，因此本系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后，將其傳輸?shù)侥K中預(yù)留的內(nèi)存空間（緩沖池）中進(jìn)行預(yù)儲(chǔ)存。其作用是保證數(shù)據(jù)的完整性并在內(nèi)存空間中檢測傳輸數(shù)據(jù)量的大小，以判斷是否出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失或錯(cuò)誤，下位機(jī)系統(tǒng)會(huì)向上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，同時(shí)上位機(jī)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，系統(tǒng)工作停止;當(dāng)預(yù)儲(chǔ)存中的數(shù)據(jù)完整性檢測通過后，再發(fā)送到無線傳輸模塊進(jìn)行下一步的處理。STM32控制模塊中SPI總線的DMA傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量為65 535 B，完全滿足在高速采集情況下對(duì)數(shù)據(jù)的收集和預(yù)儲(chǔ)存。與此同時(shí)相比于普通傳輸方式，DMA傳輸過程中不需要CPU的干預(yù)，省去了CPU取指令、取數(shù)、送數(shù)等操作，大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的功耗和傳輸時(shí)間，讓本監(jiān)測系統(tǒng)靈敏度更高。

2.2 系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)無線傳輸

為了保證信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映加工過程中信號(hào)的幅值和頻率的變化，整個(gè)系統(tǒng)的采樣時(shí)鐘和數(shù)據(jù)收發(fā)均由STM32系列控制模塊控制。系統(tǒng)控制流程如圖4所示。

原始數(shù)據(jù)通過ESP8266無線傳輸模塊發(fā)往上位機(jī)，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)上電后，ESP8266和上位機(jī)自動(dòng)以AP-STA的模式組建基礎(chǔ)網(wǎng)，上位機(jī)為無線接人點(diǎn)（AP），底層的信號(hào)采集系統(tǒng)均為站點(diǎn)（STA），用于接收上位機(jī)的控制命令和原始數(shù)據(jù)的上傳分析。

2.3 數(shù)據(jù)的分析、處理和圖形化

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理所用的上位機(jī)在性能和體積之間的結(jié)合和優(yōu)化還不夠完善。為了能讓研究人員方便、快速、準(zhǔn)確地掌握智能裝備的加工狀態(tài)，本系統(tǒng)采用基于ARM Cortex-A53內(nèi)核的Raspberry Pi 3B+高性能上位機(jī)，可以作為WiFi基礎(chǔ)網(wǎng)的無線接入點(diǎn)（AP）組建網(wǎng)絡(luò)，也可以將原始數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)進(jìn)一步上傳至云端保存。上位機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理框圖如圖5所示。

當(dāng)原始采樣數(shù)據(jù)數(shù)量積累到刷新采樣點(diǎn)數(shù)Ⅳ的預(yù)定值（本系統(tǒng)可設(shè)置為1 024，2 048，4 096三種預(yù)定值）時(shí)，通過蝶形算法實(shí)現(xiàn)的快速傅里葉變換（ Fast FourierTransform，F(xiàn)FT）進(jìn)行處理，生成信號(hào)幅頻曲線，每完成一次FFT變換，幅頻特性圖像就刷新一次，研究者可以準(zhǔn)確快速地掌握加工過程中產(chǎn)生信號(hào)的頻率變化;此外，在加工完成后，本系統(tǒng)可對(duì)加工過程中采集到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理并生成幅頻特性曲線，便于研究者更好地發(fā)現(xiàn)加工過程出現(xiàn)的問題。上位機(jī)系統(tǒng)界面如圖6所示。

快速傅里葉變換（ FFT）是離散傅里葉變換（Dis-crete Fourier Transform，DFT）的快速算法，相比DFT對(duì)Ⅳ組數(shù)據(jù)的計(jì)算量為N2，F(xiàn)FT的計(jì)算量僅為Nlog2Ⅳ，點(diǎn)數(shù)越多，節(jié)約的運(yùn)算量就越大，整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化效果就越好。系統(tǒng)對(duì)FFT處理在軟件實(shí)現(xiàn)上采用了迭代的思想，即用變量的原值推算新值，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

總的來說，整個(gè)系統(tǒng)用較小的計(jì)算量和能耗實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)的同時(shí)對(duì)信號(hào)連續(xù)FFT處理和圖像化，給研究者提供了極大的便利。

3 系統(tǒng)性能驗(yàn)證與分析

為了驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的性能，本文使用信號(hào)發(fā)生器發(fā)出高頻信號(hào)并用本系統(tǒng)進(jìn)行采集分析以驗(yàn)證采集后數(shù)字信號(hào)圖像的真實(shí)性。下面將主要從信號(hào)的時(shí)域特性和不同頻率信號(hào)下的頻域特性對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證和分析，同時(shí)分析系統(tǒng)的傳輸時(shí)間、傳輸性能和誤差率。

3.1 時(shí)域特征和傳輸性能的驗(yàn)證

如圖7所示，當(dāng)發(fā)送頻率為100 kHz的矩形波形信號(hào)時(shí)，根據(jù)采樣定理：

Fs≥2Fn

（1）式中：Fs為采樣頻率;Fn為信號(hào)頻率。

采樣頻率應(yīng)大于200 kHz，取采樣頻率為300 kHz。為了滿足采集過程中頻域特性曲線的最小分辨率小于200 Hz的要求，那么刷新采樣點(diǎn)數(shù)Ⅳ根據(jù)公式：

N≥Fs/Fv

（2）式中：Fs為采樣頻率;Fv為信號(hào)最小分辨率。

刷新的采樣點(diǎn)數(shù)Ⅳ設(shè)置為2 048個(gè)剛好可以滿足要求。刷新采樣點(diǎn)數(shù)選取為2 048個(gè)時(shí)，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示的時(shí)域特性曲線如圖8所示。

由圖7、圖8可以看出，采集信號(hào)的幅值為3.3 V，波形為矩形;而系統(tǒng)的時(shí)域特性曲線幅值也為3.3 V，波形為矩形。實(shí)驗(yàn)證明在100 kHz信號(hào)下，整個(gè)系統(tǒng)有著良好的采集和傳輸?shù)哪芰?，同時(shí)上位機(jī)對(duì)信號(hào)的處理和圖形化真實(shí)準(zhǔn)確，可以有效地反映出加工過程中產(chǎn)生信號(hào)的基本屬性，監(jiān)測效果良好。

系統(tǒng)的總體傳輸時(shí)間，如表1所示主要分為以下幾個(gè)階段：

1）單次數(shù)據(jù)采集時(shí)間Ti;

2）數(shù)據(jù)通過USART的DMA傳輸至無線傳輸模塊的時(shí)間T2;

3）數(shù)據(jù)通過IEEE 802.llb標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸至上位機(jī)的時(shí)間T3。

第一階段的采集時(shí)間為0.14 s。第二階段串口波特率設(shè)置為115 200 b/s，那么原始數(shù)據(jù)傳輸至無線傳輸模塊的時(shí)間為：

T2=16M2/Ub式中：M2為第二階段特征值;Ub為波特率。

第三階段由于無線傳輸?shù)乃俣群芸?，傳輸時(shí)間可以忽略不計(jì)，取T3≤0.1 s。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)整體傳輸時(shí)間約為1.8 s，和理論時(shí)間基本相同，本系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確地采集、傳輸和處理加工過程中的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

3.2 頻域特征性能的驗(yàn)證

如圖9所示，當(dāng)發(fā)送頻率為67 kHz的隨機(jī)波形信號(hào)時(shí)，根據(jù)式（1）和式（2），采樣頻率設(shè)置為150 kHz，刷新采樣點(diǎn)數(shù)N設(shè)置為1 024，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示的頻域特性曲線如圖10所示。

由圖9、圖10可以看出，在67 kHz信號(hào)下，整個(gè)系統(tǒng)有著良好的采集和傳輸?shù)哪芰Γ瑫r(shí)上位機(jī)對(duì)信號(hào)的處理和圖形化真實(shí)準(zhǔn)確，可以有效地反映出加工過程中產(chǎn)生信號(hào)的基本屬性，監(jiān)測效果良好。

當(dāng)發(fā)送頻率為100 kHz的方波信號(hào)，且刷新采樣點(diǎn)數(shù)為2 048個(gè)時(shí)，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示的頻域特性曲線如圖11所示。

由圖11可以看出，在100 kHz信號(hào)下，整個(gè)系統(tǒng)采集和傳輸水平良好，上位機(jī)也能良好地反映信號(hào)的時(shí)域特征和頻域特征。同時(shí)由于刷新采樣點(diǎn)數(shù)Ⅳ的增加，整個(gè)頻域特性曲線準(zhǔn)確性更高，系統(tǒng)性能更好。

如圖12所示，當(dāng)發(fā)送頻率為150 kHz的隨機(jī)信號(hào)，刷新采樣點(diǎn)數(shù)Ⅳ設(shè)置為2 048個(gè)時(shí)，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示的頻域特性曲線如圖13所示。

由圖12、圖13可以看出，在150 kHz信號(hào)下，整個(gè)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的頻域特性曲線效果優(yōu)良，可以準(zhǔn)確反映出信號(hào)的頻率特性，然而時(shí)域特性曲線有一定的遲滯，經(jīng)分析原因是由于信號(hào)頻率偏高，采樣時(shí)間變長，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集傳輸時(shí)間也相應(yīng)增加，因此信號(hào)在上位機(jī)上的圖形化顯示出現(xiàn)了一定的滯后。同時(shí)由于信號(hào)頻率較高，頻域特性曲線圖相比100 kHz時(shí)質(zhì)量有所降低，但仍能準(zhǔn)確反映信號(hào)的頻率特性。

通過以上實(shí)驗(yàn)分析可以得出，該監(jiān)測系統(tǒng)在對(duì)50-150 kHz的高頻信號(hào)的采集處理分析的能力優(yōu)秀，可以快速準(zhǔn)確地反映出加工過程中產(chǎn)生的信號(hào)的基本特性，滿足對(duì)加工狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測和準(zhǔn)確掌握的要求。

4 結(jié)論

本文提出一個(gè)針對(duì)高頻信號(hào)的智能裝備信號(hào)無線采集與處理系統(tǒng)，其包括數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC）模塊、STM32控制模塊、無線傳輸模塊和基于Linux系統(tǒng)的上位機(jī)模塊?？偟牧鞒淌茿DC完成自校準(zhǔn)后采集高頻信號(hào)，并將數(shù)據(jù)通過SPI總線的DMA方式傳輸?shù)娇刂颇K中指定的內(nèi)存區(qū)域（緩沖池）進(jìn)行預(yù)儲(chǔ)存;待緩沖池填滿后，通過USART的DMA方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線傳輸模塊，并通過TCP協(xié)議發(fā)往上位機(jī);當(dāng)上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存并顯示實(shí)時(shí)的信號(hào)時(shí)域曲線;然后上位機(jī)將原始信號(hào)進(jìn)行FFT處理，儲(chǔ)存處理后的數(shù)據(jù)并顯示信號(hào)的頻域特性曲線。

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由圖12、圖13可以看出，在150 kHz信號(hào)下，整個(gè)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的頻域特性曲線效果優(yōu)良，可以準(zhǔn)確反映出信號(hào)的頻率特性，然而時(shí)域特性曲線有一定的遲滯，經(jīng)分析原因是由于信號(hào)頻率偏高，采樣時(shí)間變長，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集傳輸時(shí)間也相應(yīng)增加，因此信號(hào)在上位機(jī)上的圖形化顯示出現(xiàn)了一定的滯后。同時(shí)由于信號(hào)頻率較高，頻域特性曲線圖相比100 kHz時(shí)質(zhì)量有所降低，但仍能準(zhǔn)確反映信號(hào)的頻率特性。

通過以上實(shí)驗(yàn)分析可以得出，該監(jiān)測系統(tǒng)在對(duì)50-150 kHz的高頻信號(hào)的采集處理分析的能力優(yōu)秀，可以快速準(zhǔn)確地反映出加工過程中產(chǎn)生的信號(hào)的基本特性，滿足對(duì)加工狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測和準(zhǔn)確掌握的要求。

4 結(jié)論

本文提出一個(gè)針對(duì)高頻信號(hào)的智能裝備信號(hào)無線采集與處理系統(tǒng)，其包括數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC）模塊、STM32控制模塊、無線傳輸模塊和基于Linux系統(tǒng)的上位機(jī)模塊?？偟牧鞒淌茿DC完成自校準(zhǔn)后采集高頻信號(hào)，并將數(shù)據(jù)通過SPI總線的DMA方式傳輸?shù)娇刂颇K中指定的內(nèi)存區(qū)域（緩沖池）進(jìn)行預(yù)儲(chǔ)存;待緩沖池填滿后，通過USART的DMA方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線傳輸模塊，并通過TCP協(xié)議發(fā)往上位機(jī);當(dāng)上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存并顯示實(shí)時(shí)的信號(hào)時(shí)域曲線;然后上位機(jī)將原始信號(hào)進(jìn)行FFT處理，儲(chǔ)存處理后的數(shù)據(jù)并顯示信號(hào)的頻域特性曲線。

為了測試系統(tǒng)的性能，對(duì)該信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)在不同頻率的信號(hào)下的采集傳輸性能做了許多實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)對(duì)50-150 kHz的高頻信號(hào)的采集處理分析的能力優(yōu)秀，圖形化顯示清晰準(zhǔn)確;與此同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的底層模塊體積小于50 mmx20 mmx30 mm，上位機(jī)模塊體積僅有信用卡大小，具有靈活性高、便攜性高、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn);此外整個(gè)系統(tǒng)的功耗不超過40 W，可以廣泛應(yīng)用于如切削、異形制造等多種智能裝備加工應(yīng)用的數(shù)字化、可視化中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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由圖12、圖13可以看出，在150 kHz信號(hào)下，整個(gè)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的頻域特性曲線效果優(yōu)良，可以準(zhǔn)確反映出信號(hào)的頻率特性，然而時(shí)域特性曲線有一定的遲滯，經(jīng)分析原因是由于信號(hào)頻率偏高，采樣時(shí)間變長，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集傳輸時(shí)間也相應(yīng)增加，因此信號(hào)在上位機(jī)上的圖形化顯示出現(xiàn)了一定的滯后。同時(shí)由于信號(hào)頻率較高，頻域特性曲線圖相比100 kHz時(shí)質(zhì)量有所降低，但仍能準(zhǔn)確反映信號(hào)的頻率特性。

通過以上實(shí)驗(yàn)分析可以得出，該監(jiān)測系統(tǒng)在對(duì)50-150 kHz的高頻信號(hào)的采集處理分析的能力優(yōu)秀，可以快速準(zhǔn)確地反映出加工過程中產(chǎn)生的信號(hào)的基本特性，滿足對(duì)加工狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測和準(zhǔn)確掌握的要求。

4 結(jié)論

本文提出一個(gè)針對(duì)高頻信號(hào)的智能裝備信號(hào)無線采集與處理系統(tǒng)，其包括數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC）模塊、STM32控制模塊、無線傳輸模塊和基于Linux系統(tǒng)的上位機(jī)模塊。總的流程是ADC完成自校準(zhǔn)后采集高頻信號(hào)，并將數(shù)據(jù)通過SPI總線的DMA方式傳輸?shù)娇刂颇K中指定的內(nèi)存區(qū)域（緩沖池）進(jìn)行預(yù)儲(chǔ)存;待緩沖池填滿后，通過USART的DMA方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線傳輸模塊，并通過TCP協(xié)議發(fā)往上位機(jī);當(dāng)上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存并顯示實(shí)時(shí)的信號(hào)時(shí)域曲線;然后上位機(jī)將原始信號(hào)進(jìn)行FFT處理，儲(chǔ)存處理后的數(shù)據(jù)并顯示信號(hào)的頻域特性曲線。

為了測試系統(tǒng)的性能，對(duì)該信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)在不同頻率的信號(hào)下的采集傳輸性能做了許多實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)對(duì)50-150 kHz的高頻信號(hào)的采集處理分析的能力優(yōu)秀，圖形化顯示清晰準(zhǔn)確;與此同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的底層模塊體積小于50 mmx20 mmx30 mm，上位機(jī)模塊體積僅有信用卡大小，具有靈活性高、便攜性高、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn);此外整個(gè)系統(tǒng)的功耗不超過40 W，可以廣泛應(yīng)用于如切削、異形制造等多種智能裝備加工應(yīng)用的數(shù)字化、可視化中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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作者簡介：于洋（1994-），男，碩士，主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。

張磊（1978-），男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)闊o線智能傳感器。

姚龍旭（1994-），男，碩士，主要研究方向?yàn)榇嘈圆牧咸胤N加工。

王輝（1994-），男，碩士，主要研究方向?yàn)樾盘?hào)數(shù)據(jù)分析與系統(tǒng)控制。