[發明專利]一種基于FPGA的多主多從數據采集系統及其交叉通信控制方法

在審

• 申請號: 201710206608.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106933765A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 李凱一;耿士華;陳乃闊
• 申請（專利權）人: 山東超越數控電子有限公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/40
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA的多主多從數據采集系統及其交叉通信控制方法，屬于多主多從數據采集系統的技術領域。

背景技術

數據采集系統越來越多的應用到航空電子、戰地測量、地質測繪、災害監測、工業控制等領域中，隨著數據采集系統應用需求的增加、集成度的提高，數據采集系統集成了越來越多的采樣功能，如振動測量、音視頻記錄、溫濕度檢測、導航信息記錄、紅外檢測等等。這些多種多樣的功能需要更多的從設備接口支持，如IIC接口、UART接口、光纖接口、以太網接口、音視頻接口等；同樣，還需要不同類型的主機模塊進行不同的處理，如利用ARM等通用主機模塊進行數據的管理、存儲和任務的調度，利用DSP等專用主機模塊進行數據的濾波和誤差補償等。目前這種多主多從的數據采集系統，便于數據的傳輸、管理和存儲，任務的調度，也通過濾波、補償等處理提高了數據采集系統的精度。

但是這種多主多從的結構，增加了主從、主主之間的數據通信的復雜程度和傳輸量，傳統的利用共享存儲器解決多主多從數據通信的方法，雖然通過分時段讀取存儲器的方法避免了讀取沖突，但是需要復雜的控制邏輯、較長的讀取周期，降低了數據采集系統的實時性，不利于數據采集系統的小型化。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于FPGA的多主多從數據采集系統。

本發明還提供上述系統的交叉通信控制方法。本發明對多從設備數據進行采集，通過交叉互連數據通道和數據傳輸控制單元實現數據通道的時間分配和空間分配，建立與多主機的數據通信和傳輸，提高多主多從數據采集系統的實時性、帶寬和效率。

本發明的技術方案如下

一種基于FPGA的多主多從數據采集系統，其特征在于，包括從設備數據采集模塊、數據暫存模塊、交叉互連模塊、數據傳輸控制模塊和主機通信模塊。本發明以FPGA為核心形成多個模塊相互協同工作，實現多主多從數據采集系統數據的高效傳輸。

上述系統的交叉通信控制方法，包括：所述從設備數據采集模塊通從外部設備獲取采集數據；

所述數據暫存模塊將從設備數據采集模塊采集到的數據進行暫存；

所述交叉互連模塊建立多主機與多從設備之間的數據通路，實現：任一主機與任一從設備之間的數據連接，和/或實現主機與主機之間的數據連接；

所述數據傳輸控制模塊進行數據通道的仲裁，決定交叉互連模塊節點的開關；所述數據傳輸控制模塊根據系統的需求，以及目前數據傳輸的狀態，進行數據通道的仲裁，決定交叉互連模塊節點的開關；

所述主機通信模塊通過數據總線實現與主機的數據通信。

根據本發明優選的，所述從設備數據采集模塊通過IIC接口、UART接口、音頻接口、視頻接口、光纖接口、以太網接口從外部設備獲取采集數據。

根據本發明優選的，所述主機通信模塊：通過PCIe、RapidIO總線實現與主機的數據通信。

本發明的技術優勢：

本發明基于FPGA的多主多從數據采集系統建立交叉互連數據通道，不同主機可以在同一時間與不同的從設備進行數據通信和傳輸，提高了多主多從數據采集系統的實時性、帶寬和效率。本發明通過設備數據采集模塊、數據暫存模塊、交叉互連模塊、數據傳輸控制模塊、主機通信模塊之間的相互協調工作，在時間和空間上拓展了多主多從數據采集系統的帶寬，提高了系統的實時性，提高了數據傳輸的效率。

附圖說明

圖1為本發明所述采集系統內部模塊拓撲示意圖。

圖2為本發明所述采集系統的交叉通信控制方法中交叉互連模塊和數據傳輸控制模塊示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖對本發明做詳細的說明，但不限于此。

如圖1、2所示。

實施例1、

一種基于FPGA的多主多從數據采集系統，其特征在于，包括從設備數據采集模塊、數據暫存模塊、交叉互連模塊、數據傳輸控制模塊和主機通信模塊。

實施例2、

如實施例1所述的一種基于FPGA的多主多從數據采集系統的交叉通信控制方法，包括：所述從設備數據采集模塊通從外部設備獲取采集數據；

所述數據暫存模塊將從設備數據采集模塊采集到的數據進行暫存；

所述交叉互連模塊建立多主機與多從設備之間的數據通路，實現：任一主機與任一從設備之間的數據連接，和/或實現主機與主機之間的數據連接；