[實(shí)用新型]基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420033882.7
• 申請(qǐng)日: 2014-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN203720836U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳明生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海光維通信技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F13/38
• 分類號(hào): G06F13/38;G06F13/42
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 胡美強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)采集是獲取信息最原始也最關(guān)鍵的一環(huán)，因而在很多行業(yè)或領(lǐng)域都有著廣泛的需求和應(yīng)用。特別是高速數(shù)據(jù)采集，具有極高的采樣率，尤其適用于信號(hào)急速變化的場(chǎng)合。在很多應(yīng)用領(lǐng)域，比如分布式光纖測(cè)溫方面，原始信號(hào)非常微弱，通常都需要重復(fù)多次采樣同一數(shù)據(jù)以進(jìn)行累加平均，從而達(dá)到消噪去擾的目的。

由于普通時(shí)鐘系統(tǒng)存在著限制時(shí)鐘頻率的弊端，現(xiàn)在很多高速數(shù)據(jù)采集都采用源同步系統(tǒng)。所謂源同步系統(tǒng)，就是源端發(fā)出的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)是同步傳輸?shù)?，它們滿足一定的時(shí)序要求，最理想的情況是時(shí)鐘有效沿（如上升沿）出現(xiàn)在數(shù)據(jù)信號(hào)的正中央，如附圖1所示，附圖1中上半部分表示源端發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，下半部分表示源端發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)。源同步系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是大大提升了總線的速度，在理論上信號(hào)的傳送可以不受傳輸延遲的影響。

此外，在數(shù)字電路系統(tǒng)中，通常都會(huì)涉及時(shí)鐘域的轉(zhuǎn)換，而如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠地跨時(shí)鐘域往往是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在基于源同步系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集方法中，需要考慮的最主要問(wèn)題就是解決跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)的可靠傳輸以及微弱有用信號(hào)的消噪去擾。現(xiàn)有技術(shù)中，基于源同步系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集方法的構(gòu)思是將本地系統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)外在源同步系統(tǒng)輸出的時(shí)鐘信號(hào)做同步化處理。

這樣的處理方法盡管解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詥?wèn)題，但為提高數(shù)據(jù)的讀寫速率，會(huì)導(dǎo)致在資源比較緊張的場(chǎng)合無(wú)法使用或者提高系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本。同時(shí)對(duì)于本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率有較高的要求，一般需要本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率達(dá)到外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率的四倍以上。這就導(dǎo)致該方法無(wú)法應(yīng)用在更高速的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合或者大大提高系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本。比如Altera公司的Cyclone?IV系列FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列），其最高時(shí)鐘頻率為450MHz，按照最低四倍的要求，這意味著采用該系列FPGA只能應(yīng)用在外在源同步系統(tǒng)時(shí)鐘頻率不高于112.5MHz的場(chǎng)合。如果要應(yīng)用在外在源同步系統(tǒng)時(shí)鐘頻率高達(dá)200MHz以上的場(chǎng)合，就必須采用性能更高，價(jià)格也更貴的FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）資源比較緊張的場(chǎng)合無(wú)法使用，對(duì)于本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率的要求過(guò)高，難以在成本較低的情況下應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合下的缺陷，提出一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：

本實(shí)用新型提供了一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，包括采樣控制器、同步器、RAM控制器、第一緩存、第二緩存和單口RAM；

該采樣控制器用于采集輸入的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存入第一緩存和第二緩存，第一緩存用于向該采樣控制器發(fā)出一第一存滿信號(hào)，第二緩存用于向該采樣控制器發(fā)出一第二存滿信號(hào)，該采樣控制器接收到該第一存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第二緩存并輸出第一握手信號(hào)至該同步器、接收到該第二存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第一緩存并輸出第二握手信號(hào)至該同步器；

該同步器用于將接收到的第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)，并將第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)輸出至該RAM控制器；

該RAM控制器用于在接收到第三握手信號(hào)時(shí)從第一緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口RAM，在接收到第四握手信號(hào)時(shí)從第二緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口RAM。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，RAM是指隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，該采樣控制器所采集輸入的數(shù)據(jù)，即采集外在源同步系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)。相應(yīng)地，對(duì)于外在源同步系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集對(duì)應(yīng)于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，因此第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)也對(duì)應(yīng)于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。

該同步器將第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)轉(zhuǎn)換為第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)后，第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)不再對(duì)應(yīng)于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，而可以是對(duì)應(yīng)于本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)分別可以觸發(fā)該RAM控制器從兩個(gè)緩存中讀出數(shù)據(jù)，并存入單口RAM中。并且存入單口RAM的數(shù)據(jù)可以是以累加的形式存入至單口RAM中。

需要提到的是，第一緩存和第二緩存只是作為數(shù)據(jù)緩存使用，其占據(jù)的容量不過(guò)幾個(gè)到幾十個(gè)字節(jié)的大小，占據(jù)的存儲(chǔ)資源很小。