摘要：本文主要是基于自动变速器数据采集系统而研发的用户采集分析软件，该软件是在驱动程序的作用下，将采集器内的数据通过USB总线进行上传，然后进行解压分析，自动对信号的类型进行识别。本文还对该软件的抗烦扰能力进行研究，实现自动变速器换挡时序的应用要求。根据对该软件的测试分析，可以确定该软件运行较为稳定，较为实用。
关键词：数据采集；软件开发；滤波算法；研究
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 19-0000-02
目前，我国多数车载自动变速装置都是国外的技术或产品，对自动变速器的制造，在我国的起步较晚，如何开发出一款通用型的自动变速器数据采集及分析软件系统对于企业而言，是目前的重点，也是分析对汽车故障分析的主要方法之一。现阶段，主要的数据采集分析系统有无级变速底层控制系统及基于仿真器构建的自动变速器数据采集系统，后者的机构较为复杂，且系统成本较高。本文主要针对某企业研发的通用型自动变速器数据采集系统进行软件功能的分析，对研发过程中的关键问题进行解决，通过试验进行软件的测试后，发现该软件运行稳定，较为实用。
1 软件设计
该软件在设计阶段，充分的考虑其主要的功能，结合其功能进行设计，使软件的适用性更强，其功能主要包括：对USB端口进行读写，然后将数据采集系统的工作状态进行控制，对采集系统上传的数据进行接收；分析所得数据，绘制各电磁阀工作状态曲线图及变速器换挡时序图；除此之外，还有加载、打印及数据保存等一些附加功能。该软件主要由设备控制、数据管理及数据显示三大模块构成。
编写该软件时采用Visual Basic 6.0，可实现直接采用Win32 API函数对设备进行查找及读取。为保证客户端程序的可读性，采用将设备操作函数打包处理成动态链接库文件的形式来解决，该文件库采用VC++语言编译。通过对该文件中函数的访问完成用户端的程序，实现对设备的操作。其主要流程如图1所示：
1.1 设备控制模块
该模块主要包括设备的打开和关闭、数据上传的开始和停止。在动态数据链接库的基础上，可以直接在VB中进行引用链接库中的文件，只需要对函数进行声明即可。在进行数据上传的开始和停止时，其控制代码的要点是：因为程序进行数据上传时一般采用查询的方式进行，为了避免程序持续处于接收数据的状态，造成其他操作程序假死的现象，因此在对数据上传时要进行DoEvents函数的控制，这样就可以对程序的影响状况进行改善，对用户的操作进行检查，随时可以对上传任务进行停止操作。数据在进行上传或停止控制时，主要是通过上位机软件对下传控制命令对数据采用器的工作进行控制。
1.2 数据管理模块
该模块的主要功能是提供了数据分析、保存及加载的操作。因为系统在采集信号数据时要同时完成12通道的信号采集，且每个采样点的数据量达到2Byte。由于采用USB作为通讯装置所发送的数据包计量单位为1Byte，因此在计算机接收数据信息时以连续两个数据为一个采样时刻。所以在对数据进行分析的时候也要先将数据进行合并，然后解压拆分出各通道的数据采样。在对数据进行解压时，对两个连续的数据进行合并时，要注意的是十六进制数与十进制数的转换问题。对信号类型的识别是在完成数据的初步处理后进行的，是对各通道数据的区分处理。根据电磁阀的规律，在特定算法的基础上实现对不同类型的信号进行自动识别，并去除干扰和进行波形的矫正。
由于在采样的过程中存在一定的误差，因此需要一种算法对误差进行最大程度的消弱，本文所提出的滤波算法在消除误差方面的作用较为明显。自动变速器控制系统在对当前的信号进行输出的时候，其信号占空比值和前后时刻的输出值有上下承接的关系，对这种关系产生影响的是时间，随着时间点的推移，承接关系会逐渐变小。因此在对信息进行数据计算时，不能简单的采用平均直线移动滤波算法进行，防止出现对信息的承接性进行忽视。
假设i=3，4，…，t-2； 表示滤波后的输出值，ω1是加权因子，duty1为滤波前的占空比值。受时间和距离的影响，程序中采用5点浮动加权平均滑动算法，并对计算的结果进行滤波处理。
数据的输出值对权重的选择有直接的影响，总的来说，dutyt所表示的权重是最大的，并呈现出向两边递减的趋势。在数据波动较为剧烈的时候，dutyi应该适当的进行降低，反之则应该适当的进行增加。因此，在本算法中，权重值不是固定的，而是随着滤波及数值的波动变化情况改变的，因此要选择不同的加权因子，这样就可以最大的程度的保证数据的波形变化趋势稳定。
1.3 数据显示模块
该模块主要包括各通道的波形显示及整体的换挡时序显示。对数据曲线采用描点的方式进行，需要注意的是对系统坐标进行核实的定义。
2 实验验证
安装数据采集器时，如果是第一次和PC机进行连接，首先要安装驱动程序，只有在安装驱动程序完成以后，才会在任务管理器中出现预定义设备。用户端软件在运行中，各种软件的功能在软件运行界面中都可以清楚的显示出来。用户进行操作的时候，要考虑一切可能出现的误操作，这样才能保证软件稳定的运行。该软件在运行的时候，允许用户对各被测变速器及各个通道电磁阀进行备注登记，且界面设置较为友好。因为在进行数据采集的时候，数据量较大，因此软件需要对信号的任务通过滤波完成判断，实时进行显示，这也就要求CPU必须要达到一定但要求。所以，软件的设计考虑采集数据完成以后，给出换挡时序曲线的模式。
通过对通道0的细节查看，用户允许对电磁阀动作曲线进行缩放操作处理，从而实现对任意时刻的电磁阀工作的状态进行查看的目的。与此同时，该软件实现了对变速器控制电磁阀的PWM信号频率值的给出。通过对图2及图3的观察，可以看到各个时刻比例电磁阀的占空比变化情况及变速器换挡的时序图，并且实现了在软件的防干扰设置及滤波算法的基础上，使得时序图中没有出现干扰信号，且占空比变化曲线中的波形较为完好，准确性较好，失真较小，实现了加权滤波算法的设计思想。
3 结束语
本文主要对数据采集器应用软件进行研究分析，在驱动程序设计的基础上，实现了自定义状态下数据采集器与PC机的成功连接；通过对USB设备的读写，完成数据采集分析软件的设计，实现对设备的控制和数据的传输；采用加权滤波算法，实现了软件中的脉冲干扰的消除，在浮动加权平均算法的基础上，使得滤波算法下的波形变化趋势稳定，最终实现该系统在设计阶段的目标。
参考文献：
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