[實用新型]一種高速低延遲數據采集累加器

有效

• 申請號: 201420628801.8
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN204143431U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 曹勝華;徐曉樂;張建濤
• 申請（專利權）人: 南京河海南自水電自動化有限公司
• 主分類號: G06F7/50
• 分類號: G06F7/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及一種高速低延遲數據采集累加器，屬于集成電路技術領域。

背景技術

在光纖傳感應用中，尤其在分布式光纖測溫系統（DTS系統）中，由于需要探測的拉曼散射信號十分微弱，完全被淹沒在噪聲中，系統需要采用弱信號檢測技術從噪聲中提取待測信號。于DTS系統為例，DTS系統中噪聲的主要成分是白噪聲，其具有零均值的統計特性，可于利用噪聲的統計特性來達到降噪的目的。因此，為提高信噪比，信號處理采用將采集數據進行數字平均的處理方法，即將一次測量的N（如N=20000）點數據依次存儲到內存單元中，將下一次測量的N點數據與對應內存單元的數據相加，再放回原內存單元，依次循環M（如M=10000）次，然后對各內存單元數據求平均，進行溫度解調計算，獲得各點實際溫度。同時DTS系統為保證一定空間分辨率需于大于100MHz采樣速率采集數據，因此DTS系統必須實現高速數據采集和大量數據累加處理功能。

由于DTS系統中數據平均和溫度解調計算工作難度不大，所于技術瓶頸主要在高速數據采集和大量數據累加處理，即DTS系統必須用高速數據采集累加器。目前DTS系統有二種高速數據采集累加器。第一種是先完成高速數據采集功能，然后再完成大量數據累加處理功能，即先將高速數據采集下來的數據存儲到大容量內存，當完成NxM點數據采集后停止采集，然后進行大量數據累加，完成累加后，能輸出各點累加數據，這種方式為串行處理方式，必然需要較大延遲才能最終獲得有效數據。第二種是在高速數據采集同時進行數據累加處理，為此設計了較復雜的結構和流程，完成累加后，能輸出各點累加數據，這種方式雖為一種并行處理方式，并且也設計了較復雜的結構和流程，但是也存在額外時間開銷，如RAM初始化清零、數據延遲對齊等，必然需要一些延遲才能最終獲得有效數據。于上二種高速數據采集累加器產生的延遲將影響DTS系統響應時間，并影響空間分辨率指標提高。

實用新型內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種高速低延遲數據采集累加器。?

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種高速低延遲數據采集累加器，包括高速數據輸入模塊和大規模現場可編程門陣列模塊，所述高速數據輸入模塊包括模數轉換模塊，用于將需要處理的模擬信號轉化為數字信號；所述大規模現場可編程門陣列模塊由寄存器單元、累加器單元、數據選擇單元、雙口RAM單元、控制單元和FIFO單元組成；

所述寄存器單元包括：第一寄存器單元和第二寄存器單元；?

所述寄存器單元用于緩存數據；所述第一寄存器單元與所述高速數據輸入模塊、累加器單元和控制單元相連，用于把高速數據輸入模塊的輸出數據傳給累加器單元；所述第二寄存器單元與數據選擇單元、雙口RAM單元和控制單元相連，用于把數據選擇單元的輸出數據傳給雙口RAM單元；

所述累加器單元與第一寄存器單元、數據選擇單元和雙口RAM單元相連，用于把第一寄存器單元輸出數據和雙口RAM單元輸出數據進行累加，并將累加輸出送入所述數據選擇單元中；

所述數據選擇單元與累加器單元、第二寄存器單元、FIFO單元和控制單元相連，用于選擇累加器單元的累加輸出或者數值0存入第二寄存器單元中，選擇累加器單元的累加輸出或者數值0存入FIFO單元中；

所述雙口RAM單元與第二寄存器單元、累加器單元和控制單元相連，用于實現數據同時讀寫功能，讀出數據送入所述累加器單元和將第二寄存器單元數據寫入雙口RAM的相應單元中；

所述控制單元與第一寄存器單元、數據選擇單元、第二寄存器單元、雙口RAM單元和FIFO單元相連，用于向第一寄存器單元、數據選擇單元、第二寄存器單元、雙口RAM單元和FIFO單元提供同步讀寫時序控制，向雙口RAM單元提供讀地址和寫地址；

所述FIFO單元與數據選擇單元和控制單元相連，用于將數據選擇單元輸出數據寫入FIFO中。

一種高速低延遲數據采集累加器運行方法，包括如下步驟：

步驟一：高速數據輸入模塊的輸出數據在控制單元控制下，經過第一寄存器單元后到達累加器單元；

步驟二：與步驟一同時進行，控制單元控制雙口RAM單元的數據輸出到達累加器單元；

步驟三：與步驟一同時進行，控制單元控制累加器單元的累加輸出（即上一節拍累加結果）和數值0經過數據選擇單元選擇后存入第二寄存器單元中，累加器單元的累加輸出（即上一節拍累加結果）和數值0經過數據選擇單元選擇后存入FIFO單元中；