基于织造系统控制数据的无损压缩技术研究

【摘要】随着纺织工业的发展，嵌入式技术在纺织工业的应用越来越广泛，如电子提花机、经编机、圆机和毛巾机等机械系统。嵌入式技术的应用大大提高了纺织生产效率，节约了成本。但是在织造系统中，我们需要向下位机的控制模块传输包含布匹花纹信息的控制数据，这些控制数据被称为纹板数据。为了更好的传输控制数据，提高传输效率，减少传输时间，首先需要在上位机中进行原始数据压缩，将压缩后的数据传输至下位机，最后在下位机中采用必要的手段还原相关数据。因此系统中控制数据的压缩算法至关重要，其要求在保证较高压缩效率的同时，确保在解压程序运行时下位机具有足够的内存空间，因为下位机的存储空间有限且执行能力较低。本文基于纺织生产系统的具体应用，针对其中的数据传输及数据压缩算法展开研究。算法的设计目标是较高的压缩效率，较低的算法复杂度，并且解压缩程序能够顺利地在下位机运行。本文在综述了现有嵌入式系统压缩方法的基础上，针对嵌入式织造系统的特点，选择使用无损压缩技术保证纺织机械得以准确控制。本文提出了四种无损压缩算法，分别为动态Huffman编码算法、基于LZSS的可中断数据流非对称压缩算法、LZW压缩算法和精简的WINRAR/WINZIP压缩算法。其中，动态Huffman编码算法解决了静态Huffman编码不易实现的问题，程序在实现过程中增加了CRC校验位，提高了数据传输的精度，它是一种易实现的压缩算法。另一方面，对于较小内存空间的单片机系统，提出了基于LZSS的可中断数据流非对称压缩算法，对上位机发送的已压缩数据流进行可重入性中断方式解压缩，减小占用的内存空间，并具备优异的实时性。在着重研究以上两种算法后，将其他无损压缩方法也引入嵌入式织造领域，如LZW压缩算法以及精简的WINRAR/WINZIP算法。LZW算法程序实现简单，占用空间小也经常被应用在嵌入式系统中，精简的WINRAR/WINZIP算法是在常用的WINRAR/WINZIP压缩软件上进行精简，使之适应于嵌入式系统。最终提出的这些算法均可以大幅度地改进现有系统的性能，发挥重要作用。
【作者】卢小杰；
【导师】沈炜；
【作者基本信息】浙江理工大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】嵌入式技术；织造系统；纹板数据；Huffman编码算法；LZSS算法；LZW算法；WINRAN/WINZIP；

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