電化學工作站高效數(shù)據(jù)傳輸及存儲系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、電化學測量系統(tǒng)的縮寫就是電化學工作站,本質(zhì)是用來控制和監(jiān)測電化學設備的電流、電位及其他電化學參數(shù)的變化,常用于電化學研究和教學。本論文中的電化學工作站可進行23種不同電化學測試,需要完成測試控制、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)分析功能,并且最高采樣頻率可達100MHz,而目前國內(nèi)外電化學工作站最高采樣率僅為10MHz。由于此設計需求,導致本系統(tǒng)在進行電化學測試時產(chǎn)生大量的測試數(shù)據(jù),傳輸時需要較大的傳輸帶寬,存儲時需要更多的磁盤資源。這些問題將

2、會影響系統(tǒng)的傳輸速率和性能,導致系統(tǒng)硬件資源不足。因此,本論文將圍繞提高電化學工作站測試數(shù)據(jù)的傳輸及存儲效率,進行電化學工作站高效傳輸及存儲子系統(tǒng)和關鍵模塊的設計與實現(xiàn),展開高效傳輸及存儲策略的研究。
　　本系統(tǒng)傳輸平臺以S3C2440A為主控芯片,其中CS8900A網(wǎng)絡傳輸芯片能提供的以太網(wǎng)傳輸速率低于10Mbps,而電化學工作站最高可達100MHz采樣率,同時又由于數(shù)據(jù)存儲的硬盤資源有限,因此系統(tǒng)傳輸速率與帶寬不匹配導致了傳輸

3、及存儲的瓶頸。分析電化學工作站測試數(shù)據(jù)特性,數(shù)據(jù)量大、持續(xù)時間長、較有規(guī)律、可能具有嚴格周期性等特點。因此,可采取數(shù)據(jù)壓縮傳輸及壓縮存儲的策略,提高數(shù)據(jù)的傳輸及存儲效率。本文將根據(jù)其數(shù)據(jù)特點,分別從數(shù)據(jù)和信號兩個角度,研究與對比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮算法和重采樣算法,設計與實現(xiàn)ARM9+Linux的傳輸平臺,Linux+Qt4的開發(fā)環(huán)境,MFC+Oracle10g的控制及存儲平臺,并提出將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮和重采樣技術相結合的方式,進一步提高數(shù)據(jù)的傳輸

4、及存儲效率。
　　首先,研究與對比常用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮算法,利用LZW壓縮算法處理冗余數(shù)據(jù),提高50％左右的數(shù)據(jù)壓縮傳輸及存儲效率。其次,鑒于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮并不能解決10倍左右的傳輸瓶頸,因此又研究與對比重采樣信號處理方式,在過采樣和多周期等效采樣情況下實現(xiàn)信號的重采樣壓縮傳輸,或者再與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮相結合。然后根據(jù)以上研究,設計并實現(xiàn)一款基于 S3C2440A的嵌入式控制平臺,包括本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸鏈路的軟硬件設計與實現(xiàn),Linux系統(tǒng)移