[發明專利]高速數據采集系統

無效

• 申請號: 201310515362.X
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103543729A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 王耀斌
• 申請（專利權）人: 陜西高新實業有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G01R13/00
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 劉斌

技術領域

????本發明涉及一種數據采集系統，具體涉及一種高速數據采集系統。

背景技術

計算機技術的發展為現代大工業的發展提供了硬件保障。工業應用系統對作為控制的計算機也提出了新的要求。一方面要求主控機處理的數據更多，速度也更快；另一方面由于應用系統復雜程度不斷提高，控制單元種類很多，速度有快有慢，要求主控機有較強的適應性?？偩€技術的發展為各種系統的設計提供了很大方便，提高了系統運行的速度，用戶可以進行各種組合。PC?機總線通常聯接到PC?微機的擴展槽再經插槽為外設提供I?/?0?通道，速度和可靠性都很高。主機板通過擴展槽這種開放式的總線體系與各種外圍設備進行信息交換。IBM?的16位工業標準ISA?總線是在工業生產中廣為使用的工控機系統總線，這種總線的技術已經很成熟并被廣泛采用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高速數據采集系統，解決了ISA?總線與數據采集卡之間的連接，使CPU?能控制和協調外設的運行，并提出了一種解決慢速外設和高速CPU?時序之間矛盾的方法；可以應用于高頻數據的采集、分析處理。

本發明的技術解決方案是：

一種高速數據采集系統，包括總線、與總線連接的高速數據采集卡，運算放大器，A/?D?轉換器，靜態存儲器SRAM?及鎖存器；其特殊之處在于：所述系統的模擬信號經過放大器放大，送到A/?D?轉換器的輸入端，在單片機的控制下完成A/?D?轉換，并把數據存放在靜態存儲器SRAM?中。

上述高速數據采集卡采集的數據存放在外接的SRAM?中，需要向PC?機傳送數據。

上述總線通過對I?/?0?口的操作來讀SRAM?中的數據。

上述當SRAM?的容量大于128K?時，需要對SRAM?進行分頁處理。

本發明的優點在于：其解決了ISA?總線與數據采集卡之間的連接，使CPU?能控制和協調外設的運行，并提出了一種解決慢速外設和高速CPU?時序之間矛盾的方法；可以應用于高頻數據的采集、分析處理。

附圖說明

圖1為本發明結構原理框圖。

具體實施方式

????參見圖1，一種高速數據采集系統包括總線、與總線連接的高速數據采集卡，運算放大器，A/?D?轉換器，靜態存儲器SRAM?及鎖存器；系統的模擬信號經過放大器放大，送到A/?D?轉換器的輸入端，在單片機的控制下完成A/?D?轉換，并把數據存放在靜態存儲器SRAM?中。

高速數據采集卡采集的數據存放在外接的SRAM?中，需要向PC?機傳送數據?？紤]到時序問題，總線通過對I?/?0?口的操作來讀SRAM?中的數據，而沒有采用對存儲器的操作辦法。系統機留給用戶擴展存儲器空間不足128K，當SRAM?的容量大于128K?時，需要對SRAM?進行分頁處理。因此，硬件設計必須解決的問題是I?/?0?地址分配，時序協調和存儲器分頁，本文僅對前兩個問題介紹。另外，數據采集是在單片機的控制下完成的，所以在設計中必須要考慮總線與單片機的隔離。PC?系列微機系統的端口地址空間為OOO?~3FFH，這些地址通過對AO?~?A9?這1O?根地址線譯碼生成。系統預留給用戶的地址為3OO?~?31FH，作為用戶I?/?0?口的擴展。AEN?參與譯碼，當AEN?=?O?時，才有效，表明此時由CPU?行使總線控制權。

總線與外部SRAM?的接口

在高速的數據采集系統中，由于數據采集速度大于PC?微機系統總線的最高傳送速率，因此需要在采集電路中加入高速緩沖器作為緩存。先將采集的數據存儲在緩存器中，然后再成組的向主機傳送。靜態存儲器數據傳送的時間要比總線周期慢，因而二者之間的時序并不相配，要想準確的傳輸數據，必須解決時序問題。例如某CPU?總線周期為3O?ns，SRAM?數據傳送時間為7O?ns，這樣CPU?就不能得到正確的數據。解決方法之一可以利用系統總線上的I?/?0?通道就緒信號（I?/?0?CHRDY），把它拉低，延長總線周期。但是實現起來比較麻煩，要對系統時鐘進行處理。在本文中采用了靜態設計的思想，保證了數據正確穩定的傳輸。把整個讀寫過程分步實現。即首先由總線指定SRAM?中數據的地址，通過鎖存器鎖住地址，等待數據出現；然后準備好數據，等二者都準備好以后總線對端口操作讀或寫數據。在時間上保證了數據和數據地址相匹配，就保證了數據不丟失。此方法優點在于無須對系統時鐘進行改造。這種方法也適于高速CPU?與其他低速外設之間的時序問題。