[實用新型]一種8通道高速同步數據采集系統

有效

• 申請號: 201520733217.3
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN204990301U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 王輔宋;劉文峰;劉付鵬;李松;謝鎮;劉國勇
• 申請（專利權）人: 江西飛尚科技有限公司
• 主分類號: G06F17/40
• 分類號: G06F17/40;G06F13/28
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 戴繼翔

技術領域

本實用新型涉及一種8通道高速同步數據采集系統，屬于土木工程領域，應用于結構安全健康監測行業。

背景技術

目前高速同步數據采集系統采用的架構為FPGA+嵌入式處理器架構，FPGA與嵌入式處理器之間采用SPI接口，大多高速同步數據采集系統采用常規的SPI接口，因受SPI接口傳輸速度的上限影響，同步數據采集系統的速度因此受到限制。另外嵌入式處理器在處理數據流時采用中斷方式，占用了嵌入式處理器的內核資源使得數據處理效率、數字濾波、數據傳輸等效率極低。

實用新型內容

針對上述的問題，本實用新型專利目的在于提供一種8通道高速同步數據采集系統，從而解決了實現高速數據采集的傳輸瓶頸，使用McASP接口替代SPI接口，同時嵌入式處理器利用EMDA技術將McASP接口的數據直接通過嵌入式處理器內核后臺進行數據的緩沖和處理，不占用處理器的資源，使得處理器可以更高效的處理其他任務。整個系統對數據的處理速度極大提升，整個數據采集處理過程嵌入式處理器內核不介入，可整體提高系統的數據處理速度。

注：增強型直接內存存取（EDMA），EnhancedDirectMemoryAccess，是高速數據處理中用于快速數據交換的重要技術，具有獨立于CPU的后臺批量數據傳輸的能力；

McASP：稱為復通道音頻接入接口，這是一種通用的音頻接入接口。采用的是時分復用的數據流形式。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種8通道高速同步數據采集系統，它包括輸入接口、程控放大器、抗混疊濾波器、獨立24位模數轉換器、FPGA控制器、電源管理模塊、McASP從機接口、McASP主機接口、I/O擴展器、EDMA模塊、嵌入式處理器、數據緩存模塊、千兆以太網接口；

輸入接口與程控放大器連接，程控放大器與抗混疊濾波器連接，抗混疊濾波器與獨立24位模數轉換器連接，獨立24位模數轉換器與FPGA控制器連接；

FPGA控制器中的McASP從機接口與嵌入式處理器中的McASP主機接口相連接；

FPGA控制器中的EDMA模塊與McASP主機接口相連接；

嵌入式處理器通過I/O擴展器與程控放大器相連接；

嵌入式處理器分別與數據緩存模塊、千兆以太網接口相連接。

一種8通道高速同步數據采集方法：

FPGA控制器將獨立24位模數轉換器的數字接口數據轉換成McASP時序，并通過McASP從機接口將數據傳輸給嵌入式處理器上的McASP主機接口，McASP主機接口再將數據直接通過EMDA模塊將數據存入數據緩存模塊，通過嵌入式處理器濾波抽點和協議打包后經過千兆以太網接口將數據發送出去。

程控放大器將輸入接口的信號進行放大。

抗混疊濾波器將程控放大器輸出的信號進行濾波，保證信號不混疊。

獨立24位模數轉換器將抗混疊濾波器的信號進行采樣并轉換成數字信號。

本實用新型實現原理：首先系統采用8個獨立的模數轉換器內核（A/D）、8個獨立的模擬信號處理鏈路（放大、抗混疊濾波），用于實現系統的8通道真同步采集；

FPGA控制器用于整個系統的邏輯控制和時序轉換，如控制程控放大器（PGA）的放大倍數、將模數轉換器的時序轉換成McASP的時序、控制I/O擴展器等；

模數轉換器通過數字接口將數據發送給FPGA，FPGA將數據轉換成McASP時序并發送給嵌入式處理器，嵌入式處理器通過McASP接口將數據通過EMDA直接存放至數據緩存，并對數據進行數字濾波、抽點、按照協議打包等工作；

打包后的數據通過千兆以太網將數據發送至PC端，顯示數據和波形。

本實用新型的有益效果：

本實用新型實現將低速的8通道同步數據采集系統從10~100Ksps提高至200~500Ksps，實現了系統從土木行業到機械行業的全范圍應用，拓展了產品的適用行業范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統框圖；

圖2為本實用新型的數據流圖。

具體實施方式

下面結合附圖1、2對本實用新型進行詳細描述：

一種8通道高速同步數據采集系統，它包括輸入接口1、程控放大器2、抗混疊濾波器3、獨立24位模數轉換器4、FPGA控制器5、電源管理模塊6、McASP從機接口7、McASP主機接口8、I/O擴展器9、EDMA模塊10、嵌入式處理器11、數據緩存模塊12、千兆以太網接口13；