嵌入式数据采集系统方案需求说明
一、实现目标
方案功能是通过统计产生的气泡数目来测量产生气体体积，整个方案是基于linux系统下实现web服务器访问的数据采集系统，软件程序主要实现的内容包括数据采集、数据库、web服务器等。
二、方案的硬件要求
方案的主要硬件由arm核心板与扩展的IO板组成。
1）核心板的硬件要求：
1、核心板要安装linux操作系统，并且要带有1×100M以太网、2×USB等接口，其中一个USB用于300M 无线网卡，并带有可方便调试的接口，同时提供所有接口的linux驱动以及安装指导，并支持外置存储扩展（TF/micro-SD卡）。
2、核心板CPU：4核1.7G的ARM，DDR3 2G内存 ，16G 的FLASH。
3、核心板上要有1路PWM输出，引出在IO板上 ，输出要求光耦隔离，用于直流电机控制。
2）IO板上的硬件要求：
1、具有18路、36路两种通道开关量采集，我们要求系统能够判断两种通道采集所对应的界面，也就是说每一种对应一个界面，并且界面上的显示的通道数要与硬件使用通道数一致。
2、每个通道要采集的数字量信号的频率0-10HZ，脉冲信号的脉宽为1ms，数据采集系统连续采集时间为大于等于30天。
3、每路数字量输入要求光耦隔离，输入接口为两组20pin（2.54mm间距）简易牛直脚座
4、电源接口为方向唯一的接插件即可。
5、提供IO板的驱动和采集函数（DLL动态链接库），核心板的驱动也要提供。
三、应用软件功能要求
1、曲线显示：
1)气体体积实时变化曲线。可以选择显示各个通道采集曲线，同时要求每个通道有气体体积累计值显示以及总运行时间显示，气体体积累计值刷新速度为1s，气体体积计算公式为:气泡累计个数*标定的体积系数；（详情见四WEB界面，第5条）
2)显示各个通道的气体体积速率曲线，速率曲线计算公式为：
(Yn-Yn-10)/10*60*24
速率曲线的横坐标是时间（分钟），纵坐标是产气速率（单位是mL/d，意思是每天产多少毫升气体）
公式中n的是min指分钟，n≥10（n=10、11、12……，n取整数）
Yn是指第n分钟的产气量（mL）
2、启动控制：对每路通道都能进行启动、暂停和停止控制；
3、数据表格：可以实时提供系统日志，并且每个通道可以更改命名，同时填写实验条件并记录，最后可以导出包含按时间排列的每路通道气体体积累计值、实验条件和记录的表格文件,格式为txt/csv。最小时间间隔30min；提取数据时，用户可以在30 min、 1 h、 6h、 12 h、 1d中自行选择时间间隔下载数据；（详情见四WEB界面，第6条）；
4、电机控制：具有1路电机控制，通过调节PWM的占空比（调节范围0-100%）和频率(50Hz-1Mhz)，从而控制电机的转速；
5、提供USB接口，能够在上位机上显示运行状态和报错信息等；
6、最后软件完成要做成一个打包文件，包含安装文件、源程序等，并提供系统的底层程序、原理图及驱动文件。
四、web界面要求
web界面总体要求是可以从计算机或者移动装置上通过浏览器轻松访问数据进行监测，适用于android、IOS、windows等移动设备，界面分辨率为1024*768，并可支持谷歌Chrome40、火狐25、UC浏览器、IE（IE8以上）等多种浏览器。
web界面是由几个分页面组成，其中包括登录页面、主页、实验、运行控制、曲线显示、下载数据文件、系统设置等，为实验设计提供友好的界面指导。
1、登录页面
用户必须填写用户名和密码才能登录，并带有登录按钮
2、主页
包括分页面显示、操作手册、技术指标、产品简介等
3、实验页面
18路通道每一路都设置一个单选按钮，选择其中一个单选按钮就会有相应通道的参数和条件设置，具体如下：
（1）通道名称；
（2）样本质量；g
（3）接种物质量；g
（4）接种物浓度；（%w/w）
（5）底物质量；g
（6）底物浓度；（%w/w）
（5）VS比例；
（6）反应总体积；ml
（7）假定甲烷含量；%
（8）VS/COD指标选项切换； VS COD
（9）备注；
（10）保存设置。
4、运行控制页面
（1）18路通道运行部分，每一个通道都包含有启动、暂停、停止按钮；
（2）电机控制部分，包括转速设置、电机运行和停止时间设置。
5、曲线显示页面
本页面用来显示气体体积实时变化曲线（体积图）以及速率曲线，每路通道都有气体体积累计值显示框以及曲线显示复选按钮，选中实时体积曲线则显示体积曲线，选中速率曲线则显示速率曲线，也可以同时都显示，设置默认显示体积曲线，每一路曲线都用不同颜色进行区分。
X轴为时间轴；Y轴为体积轴（最小单位是mL）。注：Y轴单位需始终自动缩放，保持图形最大化；
（1）气体体积曲线显示
A、若按页面360个点满屏来算，体积图全屏显示，如图1、2、3所示：
图1 小于6h的曲线
图2 大于6h的曲线
注：大于6小时后曲线实时全屏显示，时间精度自动缩放，实时改变
图3 30天的曲线
开始采集时按照最小精度1分钟做图，到画满全屏后，再按照当前时间实时全屏显示，x轴时间精度自动缩放，因此在30天前曲线实时自动缩放。
满屏时间根据硬件可以支持的X轴的最大点数定，点数要求为360个点或720个点，整体显示的是30天的数据（360个点满屏是以2小时为单位的30天的数据,如果720个点，则提高最小显示精度，以1小时为一个单位）
B、体积图超过30天利用滚动条回看，如图4所示
图4 超过30天的曲线
通过移动滚动轴，可以进行回看历史曲线，图4中比例非精确比例。
C、曲线局部放大与缩小
用放大镜按钮控制鼠标滚轮进行局部放大缩小，此功能从开始画曲线到结束一直都能使用，放大的最高精度为1min，如图4所示：
上图为总体（图中示意30天）的曲线趋势图，例如下图是上图小圆圈处放大后显示处的局部曲线图（图中示意为1天的）；
（2）速率曲线显示
开始采集10min画第一个点，10min钟以后按每分钟画曲线，Y轴单位需始终自动缩放，保持图形最大化，单位为mL/d，画满全屏（按360个点来算就是6h）后，曲线自动向左移动，x轴精度不改变。
设置滚动轴，可以进行回看历史速率曲线。
6、下载页面
本页面用户可以在30 min、 1 h、 6h、 12 h、 1d中自行选择时间间隔下载数据表格文件，文件中要包含实验页面中每个通道的设置参数。
7、系统设置页面
（1）网络设置
可以设置IP以及DNS
（2）校准时间
通过DNS进行网络校时,也可以手动进行校时
（3）系统运行记录
此选项可以在线查看系统的运行记录。
（4）修改密码
可以修改登录的用户名和密码，并保存。
（5）气泡体积设置
18/36路通道每一路气泡体积都有一个标定值，出厂时会有一组默认的标定值。用户可以根据实验来重新标定气泡体积，然后保存标定。
注：
1、每个页面都要有我们公司的LOGO显示
2、web软件界面设计之前，请先做一个UI平面设计图
