实时数据采集与存储系统的实现方法

3.4 多线程的实时数据存储软件设计

　　在要求高速、实时和连续采集和存储的情况下，一方面要求系统不间断地进行数据采集，同时还要进行数据实时地存储，否则将会丢失数据，造成数据不完整。为了解决这个问题，我们在软件实现中，引入了Windows的多任务处理技术(multitasking)。在程序里创建两个工作线程分别完成数据采集和数据存储工作。缓冲方式采用上面所说双缓冲区模式，当数据采集线程(SampleThreadProc)把采集到的数据写入第一缓冲区时，数据存储线程(StorageThreadProc)把第二缓冲区的数据存入SCSI硬盘;当数据采集线程把数据写入第二缓冲区时，数据存储线程把第一缓冲区的数据存入SCSI硬盘;如此循环。另外通过实际实验测试Adaptec19160Ultra160-SCSI硬盘控制器，配合希捷公司出品的ST3146707LCSCSI硬盘，持续写入速率能达到80Mbytes/sec。远大于45Mbytes/sec的采集速率。所以当数据采集线程写满其中一个缓冲区之前，数据存储线程已经把另一个缓冲区里的数据存储入SCSI硬盘。所以这种方法能保证数据的实时性、完整性和连续性。其程序流程图如图1。

　　3.5 软件实现

　　由于篇幅所限，下面仅给出程序中核心的代码：

4 性能评估

　　为了验证该系统的性能，我们对其所能达到的采集和存储速率、以及数据正确率进行了测试和分析。

　　在测试中我们使用了自己设计的数据源，它能以任意速率发送32位的线性数字信号。另外编写了一个数据检测程序，可给出存储的数据的正确率和显示数据错误的地方。经过长时间的测试，得到结果是：数据源发送速率为45Mbytes/sec时，存储的数据能达到100%的正确率。当数据源发送速率为50Mbytes/sec时，数据有错误。

　　经分析原因出在数据采集过程，当有很多位发生进位时(如FFFFFFFF→00000000)采集卡不能正确地采样数据。实际上经过特殊处理后，这样的数据还是可以使用的。

　　计算机32位/33MHzPCI总线带宽典型的输出数据吞吐量为100Mbytes/sec,输入数据吞吐量为120Mbytes/sec,而系统中其他的PCI设备也需要占用一定的带宽，并且数据采集和存储过程都要占用PCI总线带宽;因此，45Mbytes/sec(100%正确率)的采集和存储速率已经接近系统和硬件的极限。

　　5 结语

　　本文介绍的实现方法易于实现，且充分挖掘了硬件的性能，可满足对数据采集与实时存储速率要求较高(≤45Mbytes/sec)的应用。由于使用的硬件平台是普通的奔四级PC机，所以开发成本较低。另外文中对实现过程中应注意的问题作了详细说明并给出核心编程部分，使读者很容易在较短时间内开发出满足自己需要的系统。