[發明專利]一種光纖陀螺離線高速數據采集方法

有效

• 申請號: 201310278159.5
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103324583A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 趙辛;高曉文;劉承;陳杏藩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06;G01C19/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及數據采集方法，尤其是涉及一種光纖陀螺離線高速數據采集方法。

背景技術

SD卡（Secure?Digital?Memory?Card安全數字存儲卡）是一種基于半導體閃存工藝的存儲卡，1999年，由日本松下、東芝及美國Sandisk公司共同研制完成。當前，人們對大數據量的高速采集與存儲需求越來越高。SD卡作為新一代數據存儲設備，具有體積小、容量高、傳輸速率快、能耗低一級安全性高等特點，很好的滿足了市場的具體需求，被廣泛應用于電子設備和工業控制領域中。SD卡存儲器工作溫度零下40攝氏度至85攝氏度，可在惡劣環境使用。現有的實時數據采集系統，在對SD卡操作時，會出現由于過度頻繁的小量數據寫入以及數據刪除需求，使得處理器浪費大量資源用于處理低速外設，在采集數據和存儲數據之間反復切換，導致實時性能受到影響。

FPGA芯片（Field?Programmable?Gate?Array現場可編程門陣列）起源于20世紀70年代，是在專用集成電路的基礎上發展起來的一種新型邏輯器件，也是當今數字系統設計的主要硬件平臺。FPGA芯片繼承了專用集成電路的大規模、高集成度、高可靠性的優點，又克服了專用集成電路設計周期長、投資大、靈活性差的缺點，規模越來越大、開發過程投資小、可反復編程及擦除、保密性能好、開發工具智能化，涵蓋了實時化數字信號處理技術、高速數據收發器、復雜計算以及嵌入式系統設計技術的全部內容。

光纖陀螺是一種敏感角速率的光纖傳感器。光纖陀螺具有體積小、質量輕、精度范圍廣、無運動部件等優點，是一種新型的全固態慣性儀表。由于光纖陀螺在航空、航天、航海及兵器等應用領域的重要性，從一開始就受到了世界各國特別是軍方的密切關注，并得以迅速發展，已成為21世紀慣性測量與制導領域的主流儀表之一。

中高精度光纖陀螺集成了角速率、溫度、氣壓等精密傳感器件，輸出數據具有精度高、數據量大等特點。使用光纖陀螺前需要模擬光纖陀螺實際應用環境，進行靜態、動態、可靠性等多種測試?，F有光纖陀螺數據采集系統依賴于電纜，在測試中存在明顯的缺陷：1.?數據傳輸速度慢。目前的光纖陀螺測試數據傳輸大多采用串口通信協議，在環境控制設備（如溫箱、轉臺）外使用電腦接收數據，由于通信鏈路沒有緩存區、數據處理模塊非硬件實現等原因導致速度不高。2.?數據傳輸可靠性差。光纖陀螺測試中環境控制設備內環境需要與外環境嚴格隔離，數據傳輸從內環境至外環境經過數據轉換裝置（如金屬滑環等），實際數據鏈路過長，導致通信過程可靠性差，容易受到環境干擾；光纖陀螺可靠性測試要求外環境中接收數據使用的電腦長時間工作，可靠性不足。

發明內容

針對目前光纖陀螺測試數據量大、可靠性要求高，而又缺少簡單高效數據采集方法和系統的現狀，本發明的目的在于提供一種離線高速數據采集方法，該方法可大幅度提高測試數據采集速度和采集系統可靠性，使用該方法的系統同時降低了數據采集過程的功耗。

實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

1、FPGA芯片對SD卡按照時鐘模塊提供的時鐘信號進行初始化，初始化完成后，SD卡進入SPI工作模式，激活SPI通信總線；

2、讀取SD卡指定地址內數據，根據地址內數據配置數據采集的發送幀格式、寫入幀速度、定時器；

3、在FPGA芯片中建立一個2048字節的緩存區；

4、FPGA芯片通過SPI通信總線控制SD卡，進行光纖陀螺數據寫入和光纖陀螺數據讀取，完成數據采集過程。

所述步驟4中光纖陀螺數據寫入和光纖陀螺數據讀取的步驟如下：

4.1、如果進行光纖陀螺數據寫入，操作如下：

4.1.1如果數據量小于緩存區大小，將光纖陀螺數據寫入緩存區并啟動定時器；

4.1.2定時器到時前如果沒有第二次光纖陀螺數據寫入，將緩存區內的光纖陀螺數據寫入SD卡；

4.1.3如果光纖陀螺數據量大于或等于緩存區大小，及時將光纖陀螺數據寫入SD卡中，向FPGA芯片申明緩存區滿狀態；

4.2、如果進行光纖陀螺數據讀取，操作如下：

4.2.1光纖陀螺數據占用一個SD卡存儲塊，FPGA芯片向SD卡發送單塊讀取命令，將SD卡存儲塊內數據寫入緩存區，之后按照步驟2中配置的發送幀格式將緩存區數據發出；