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基于Windows的改进型数据采集和处理系统 　　摘要：目前数据采集和处理系统中存在采样数据丢失、延时、效率低等问题，基于异步I/O调用、多线程、循环缓存技术，本文设计出一种改进型数据采集和处理系统。该系统可以实现软件程序与数据采集卡之间实时、高速、无阻塞的数据传输。 　　关键词：数据采集；循环缓存机制；多线程技术；异步I/O调用 　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）31-0005-02 　　The Improved Data Acquisition and Processing System Based on Windows 　　LI Miao 　　（School of Computer Science， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China） 　　Abstract： Based on sampling data in the data acquisition and processing system is lost， delaying and low efficiency， this paper designed a new data acquisition and data process system based on several technologies of asynchronous I/O calls，multi-threading and circulation caching mechanism. It can realize real-time， high-speed and non-blocking data transmission between software programs and data acquisition card. 　　Key words： Data acquisition；circulation-caching mechanism； Multithreading technology； Asynchronous I/O calls 　　随着测量精度要求的提升，数据采集处理系统对数据采样的实效性、准确性等要求越来越高，常见的数据采集系统包括硬件和软件系统两部分，其中硬件采用数据采集卡，软件由驱动程序和应用程序组成。驱动程序是硬件和软件连接的桥梁，主要是实现软硬件之间的数据通信。应用软件是整个数据采集系统的核心，完成数据采集、处理、显示等功能。本文设计的数据采集和处理应用程序采用异步I/O调用，使程序与数据采集卡之间完成畅通的数据交互；不同应用程序之间运用多线程技术和循环缓存技术，改进后的系统能够提高资源利用率，实现高速完整的数据集采集，具有开发周期短、可靠性高、成本低、通用性好等优点。 　　1 基于Windows系统的改进型数据采集和处理系统 　　数据采集卡的软件系统包括驱动程序和应用程序设计，传统的数据采集系统应用程序通常采用同步I/O调用驱动程序和单线程，存在系统阻塞、延时问题。使用异步I/O调用可以解决系统阻塞问题，使用多线程技术配合循环缓存技术，不同线程完成不同功能，并对高速连续信号进行采集、显示、存储，既可以保证系统的实时性，又可以节约系统资源。 　　1.1 应用程序与驱动程序之间的通信 　　跨平台驱动程序模型WDM中驱动程序与应用程序之间通过异步I/O调用和事件通知的方式进行数据通信。通过调用事件程序，WDM与应用程序进行数据交互。在接收I/O请求后，驱动程序检测事件发生情况。分为两种情况：事件发生并即将与应用程序交互，驱动程序会通过WDM的调度例程完成驱动程序与应用程序之间的数据通信；如果没有事件等待，应用程序会调用系统函数来完成I/O的数据采集。 　　1.2 多线程和循环存储技术概述 　　程序运行的基本单元包括进程和线程，系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性。一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。OS为每个线程分配一定的CPU时间，接下来为每一个线程以循环方式提供一定的时间片，保证几个线程运行一致。线程不拥有系统资源，只与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程通过创建和撤销另一个线程，并与同一个进程中的多个线程之间并发执行。从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行，具有系统管理开销小、线程间切换快、并行程度高、易于通信等优势。 　　Windows是一种多任务的非实时操作系统，通常Windows系统中线程切换时间需要20ms，因此数据处理和显示会对实时数据采集造成一定的时延，造成数据丢失。多线程可以更好的开