[發明專利]具有微硬盤及數據同步能力的無線傳感器網絡測試節點

無效

• 申請號: 201110452907.8
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102592420A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 宋萍;李科杰;陳昌
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W56/00;H04W84/18;G11C29/56
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張利萍;高燕燕

技術領域

本發明屬于感知與測控技術領域，涉及一種具有微硬盤及異步時鐘數據同步能力的無線網絡測試節點。

背景技術

測試數據的可靠采集與大數據量存儲是分布式測試領域中最為關注的一個問題。

常用的分布式測試方法有有線測試法、存儲測試法以及無線測試法。

由于外接信號線的存在，測試傳感器的安裝極為不便。同時，噪聲信號容易通過信號線干擾有用信號而降低測試精度。在安裝空間狹小以及有相對運動的測試應用中，測試設備的安裝和設計都不方便，試驗時，還可能帶來安全隱患。通常，測試設備的成本也相對較高。

傳統的存儲測試設備需要將測試裝置安裝在測試部位，必須等測試流程結束后，將測試裝置拆除下來方可獲得數據。在測試周期較長、測試的項目繁多、測試點多的應用中，采用存儲測試手段不能在測試過程中在線獲取測試數據，只能拆下裝置后才能知道測試結果，往往導致測試結果不理想時不得不再次進行實驗，造成大量的人力物力浪費。

無線測試法中遙測法主要基于點對點測試，不能同時獲得多個測試點的數據信息。存儲測試技術和遙測技術都不能做到多個測試點間的同步協作。在測試數據時間基準不統一的情況下，無法建立被測信號的場信息。

基于無線傳感器網絡的無線測試法可以實現多點分布式測試，但受節點資源限制，傳統的無線傳感器測試節點數據采集與存儲能力不足，無法滿足高采樣率的應用需求。網絡內節點一般采用“采樣-發送”的工作模式，當網絡發生意外時無法保證測試數據的及時可靠收集與回收，且無法保證測試數據的校驗，為試驗結果分析以及信息場的重建帶來不確定因素。

發明內容

針對現有無線傳感器網絡測試技術中測試數據不能被長時間高速采集、大容量存儲以及校驗的問題，本發明提供了一種具有微硬盤及數據同步能力的無線傳感器網絡測試節點，可實現大容量無線測試數據的高速采集以及實時可靠存儲和回傳。

本發明所述的無線傳感器網絡測試節點包括傳感器模塊、AD轉換模塊、微硬盤控制器、無線通訊模塊和電源管理模塊；微硬盤控制器包括采樣控制器模塊、異步FIFO緩存、文件系統、讀控制器、寫控制器、底層驅動以及存儲介質；傳感器模塊與AD轉換模塊連接，AD轉換器模塊與微硬盤控制器中的采樣控制器模塊相連，采樣控制器模塊與異步FIFO緩存相連，異步FIFO緩存與寫控制器相連，寫控制器與文件系統相連，文件系統同時與底層驅動以及讀控制器相連，讀控制器與外部的無線通訊模塊相連；其中傳感器模塊將測得的信息傳送給AD轉換模塊，AD轉換模塊將信號進行調理、轉換后將數據送至微硬盤控制器中的采樣控制器模塊，采樣控制器模塊控制AD轉換模塊將測試數據傳輸至異步FIFO緩存，當異步FIFO緩存寫滿后，通過寫控制器將數據從異步FIFO中讀出，在文件系統的支持下以文件的形式寫入存儲介質中；當無線通訊模塊需要讀取數據時，通過讀控制器將數據從存儲介質中讀出并無線發送。

所述的文件系統通過Nios?II?I/O控制模塊將通用的fatfs文件系統移植到Nios?II軟核中，實現文件的生成、讀寫以及關閉的中間層操作。

所述存儲介質的設備驅動程序包括以下庫函數：MicroSD卡復位、MicroSD卡初識化、MicroSD數據寫入、MicroSD數據讀取以及MicroSD基本信息提取庫函數；上述庫函數結合Nios?II?I/O控制模塊實現對FPGA?I/O接口的操作，最終實現設備驅動程序的功能；MicroSD卡復位函數與初始化函數在節點上電之后進行復位與初始化操作，工作在400KHz頻率時鐘下；完成初始化操作之后，MicroSD卡工作時鐘提升到20MHz，根據應用層函數的需要，調用MicorSD卡的數據寫入、讀取函數實現數據的高速讀寫。

本發明的有益效果：

本發明所述的無線傳感器網絡測試節點的特點是可以實現測試過程中異步時鐘條件下的“高速采樣-數據文件管理-微硬盤讀寫-無線傳輸”數據流同步。

附圖說明

圖1是本發明的具備微硬盤及異步時鐘數據流同步能力的無線傳感器網絡測試節點組成框圖；

圖2是異步時鐘條件下數據流同步結構示意圖；

圖3是微硬盤數據管理的軟件結構；

圖4是MicroSD卡的設備驅動結構圖；

圖5是本發明所構成的測試系統的框架圖。

具體實施方式

下面根據附圖，作進一步更詳細的說明，本發明的附圖僅是示意性說明，并無限制的意圖。其中：