基于Raspberry+Pi的数据采集系统的研究与实现

首先，通过对本课题实际需求分析以及对多家厂商 软硬件开发平台对比，最终本课题选用了基于ARMl l架构的Raspberry Pi作为 系统控制开发平台，该平台采用基于Linux内核的Raspbian。其次，通过研究串 行外围设备接VI(SPI，Serial Peripheral Interface)总线协议及Raspberry Pi内核中 SPI子系统驱动框架，基于Raspberry Pi平台设计并实现SPI总线直接驱动数据采 集卡，实现多通道数据的快速采集。实现了在工业生产领域中使用Python语言的 开源框架与硬件交互开发的案例。再次，在本系统中提出了使用环形数据缓冲区 RingBuffer来实现数据采集过程中数据同步的方法，并将该方法应用于数据采集 与数据处理速度不匹配的两个模块之间，来实现数据采集系统的数据同步过程。 然后，根据采集数据的特点，本课题使用FFT(Fast Fourier Transform)算法进行 数据处理，优化数据处理过程并充分利用Raspberry Pi较强的浮点计算能力，为 实现数据频谱信号的分析与处理奠定基础，提高了准确性和效率。并实现对历史 数据的保存，便于数据分析及数据回放展示。最后，在数据显示模块，本文选用 基于Python语言的PySide和Matplotlib在上位机实现数据的显示及波形图的绘 制。