基于无线传输的运动比赛成绩在线采集系统设计

赵崇乐+王一博

摘 要： 传统运动比赛成绩采集系统能够对比赛成绩进行成绩入录采集，但无法进行无线信号传输以及在线信号采集。针对上述问题，提出基于无线传输的运动比赛成绩在线采集系统。以信号数据采集处理装置为核心，利用多方位控制结构实现在线采集，优化2U服务器以及控制芯片中的传输协议，实现无线传输。实验结果表明，设计的比赛成绩在线采集系统能够实现在线成绩的入录，并可以进行无线数据传输。

关键词： 无线传输； 运动比赛成绩； 在线采集； 2U服务器； 硬件设计； 软件设计

中图分类号： TN926?34； TN913 文献标识码： A 文章编号： 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

随着数据量的不断加大，传统运动比赛成绩采集系统无法进行无线信号传输，且在线信号采集受到限制，本文对无线传输的运动比赛成绩在线采集系统进行设计。硬件设计主要包括采集系统的服务器、信号数据采集处理装置和显示器设计，通过采用2U专业数据处理服务器以及由控制芯片、数据采集板、信号调理板等多部分组成的信号数据采集处理装置，实现运动比赛成绩的在线采集。软件设计主要包括传输协议设计、信号控制语句设计、数据处理结构设计，通过采用EPP传输协议以及CLSL，CTDA信号控制语句与数据处理结构，实现运动比赛成绩的无线传输。实验结果表明，采用基于无线传输的运动比赛成绩在线采集系统设计可以准确完成无线信息传输、成绩在线采集以及成绩的录入。

1 无线传输运动比赛成绩在线采集系统的构建

1.1 在线采集系统的硬件设计

运动比赛成绩在线采集系统硬件设备主要由信号数据采集处理装置、服务器、显示器组成[1]。服务器提供内存、处理器、硬盘等计算机必要服务，包括运行内存、操作系统等功能。采用2U服务器，8个500 MB固态硬盘6PCI配置，CPU采用AMD6276处理器，主频2.3 GHz十六核心L3缓存16 MB，最高允许温度55～69 ℃。信号数据采集处理装置主要由控制芯片、数据采集板、信号调理板、数据处理板、电源控制板、通信控制板、温度采集板、计时电路板和网卡9部分组成[2]。信号数据采集处理装置结构图如图1所示。

控制芯片：操作人員给予指令，控制芯片操作数据采集板、信号调理板、数据处理板等进行工作。信号控制板：接收无线传输信号，使接收无线信号放大，为数据处理提供信号信息。数据处理板：将接收数据进行计算[3]，通过软件数据处理结构，将输入信号编译，通过软件传输协议进行信息交互数据采集板，采用16位32通道2 MHz采集频率进行无线信号采集。电源控制板：控制电源开关，提供稳定电源电压，为无线传输运动比赛成绩在线采集系统提供用电保证，两组配备12 V直流工作电压，一组意外断电可继续执行任务。网卡：实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配[4]。

1.2 在线采集系统的软件设计

软件设计采用EPP协议双向数据传输，此传统SPP传输更加快捷，速度由15 kB/s提升到2 MB/s。EPP协议较SPP协议更具传输稳定性，失真率较低，为CTDA数据处理数据甄别能力提供准确完整的数据。EPP引脚代表EPP信息传递位置和传递去向[2，5]。引脚号有2～31，功能服务有信号调理、数据采集、数据处理、电源控制、温度采集、计时电路。EPP协议引脚如表1所示[6]。

CLSL信号控制语句，采用C语言对信号控制进行编程，系统调用signal用来设定某个信号的处理方法，用include定义signal.h和unistd.h变量[7]。编写过程如下：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进行数据处理结构进行数据处理，其数据处理结构图见图2，地址数据采用EPP连接，通过EPP连接进行中断、地址、数据和传输控制，通过接口逻辑对EPP数据进行甄别是否完整准确，通过译码器进行编写数据传输，对传输有误的进行中断控制重新进行编译。

本文采用CTDA?14632?52154型数据处理结构。CTDA?14632?52154型数据处理结构采用双口RAM控制、RS 422控制和测角控制，保证其数据处理准确，降低失真率，提高数据采集能力。

2 无线传输运动比赛成绩在线采集系统的实现

基于无线传输运动比赛成绩在线采集系统的构建通过在线采集系统硬件的数据采集处理装置、相关服务器与显示器和在线采集系统软件的EPP传输协议、CLSL信号控制、CTDA数据处理从而实现无线传输的运动比赛成绩在线采集系统[8?9]。在线采集系统软件的实现流程如图3所示。

基于无线传输的运动比赛成绩在线采集系统是通过CLSL信号控制语句进行无线传输信号控制，通过数据处理模块控制，进行数据处理、识别传输信号内容，同时启动数据采集模块，判断采集信息是否采集完成准确，采集信息完成后写入CTDA结构，通过CTDA译码进行数据传递，信号以及数据传递是通过EPP协议进行准确可靠的信息交互。最后将准确数据传输到显示器。

3 测试与仿真实验

3.1 实验参数设置

为了验证基于无线传输运动比赛成绩在线采集系统的数据采集能力和数据传输完整性，选用有线传输运动比赛成绩采集系统和专业数据处理系统，作为采集能力和数据传输完整性的参考依据。分别对基于无线传输运动比赛成绩在线采集系统和传统运动比赛成绩采集系统进行仿真分析。采用某比赛数据作为仿真源，其数据如表2所示。

根据表2所示数据，分别对基于无线传输运动比赛成绩在线采集系统和传统运动比赛成绩采集系统，进行无线传输系统数据在线采集实验和无线传输成绩采集系统失真实验。

3.2 无线传输系统数据在线采集实验

将数据源按照一定间歇时间，输入有线传输运动比赛成绩采集系统作为参考依据。在相同间歇时间下分别输入基于无线传输运动比赛成绩在线采集系统和传统采集系统。将三种在线采集软件处理结果通过计算机统计计算、分析软件绘制在线采集丢失率?数据量曲线，如图4所示。

根据图4在线采集丢失率?数据量曲线可知，有线传输运动比赛成绩采集系统在线采集丢失率稳定，丢失率为0.6%。因采用有线传输，传输信号稳定准确，不随数据量大小的改变而改变，应用有线传输运动比赛成绩采集系统作为参考依据。应用于运动比赛在线采集系统中受到信息传递环境、距离等条件影响，不适合大规模赛事进行运动比赛成绩在线采集。传统运动比赛成绩采集系统，数据量在0.3万条内保证较低数据在线采集丢失率。当数据量超过0.3万条时，数据在线采集丢失率明显上升，当数据量超过0.55万时数据丢失率为3.5%，超过风险值2%。基于无线传输运动比赛成绩在线采集系统，数据量在0.3萬条内能够保证较低数据在线采集丢失率。当数据量超过0.3万条时，数据在线采集丢失率呈上升趋势，并保证一定平衡，最高数据丢失率为0.5～1.0万条之间，数据丢失率为1.3%，低于其风险值2%，并较传统运动比赛成绩采集系统有改善。

4 结 语

通过在线采集系统的构建，促使在线采集系统硬件综合性能提升，以及在线采集系统的软件EPP协议、CLSL信号控制语句和CTDA进行数据处理为依托。通过仿真实验基于无线传输的运动比赛成绩在线采集系统可进行在线信号采集和无线传输，其能满足设计要求，达到预期目标，该采集系统运行可靠。

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