[發明專利]一種基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統及方法

有效

• 申請號: 202110569866.4
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113190291B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 姜書艷;呂若瑩;趙寅帆;黃樂天
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445;G06F13/42;G06F15/78
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

1.一種基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統，其特征在于，包括可配置協議轉換器、接口協議配置器、數據預處理與傳輸模塊和路由器；

所述可配置協議轉換器包括可重構接口和片上網絡接口控制器；

所述可重構接口分別與所述接口協議配置器和所述數據預處理與傳輸模塊通信連接，其用于與前端傳感器進行數據通信，根據所述數據預處理與傳輸模塊發送的同步控制信號控制傳感器同步采集，并且根據接口協議配置器提取的端口配置信息將各種總線協議轉換為并行數據；

所述可重構接口包括并口接口、SPI接口、數據選擇器MUX和接口協議控制器；所述數據選擇器MUX的輸入端分別與所述并口接口和所述SPI接口通信連接，其選擇端與所述接口協議控制器通信連接，其輸出端與所述片上網絡接口控制器通信連接；

所述并口接口和所述SPI接口用于與不同接口協議的前端傳感器進行數據通信，同時根據所述數據預處理與傳輸模塊發送的同步控制信號控制傳感器同步采集，輸出采集到的傳感器數據；

所述接口協議控制器用于將所述接口協議配置器提取的UART數據幀中需要配置的傳感器通道的接口協議的配置信息存儲在寄存器中；

所述數據選擇器MUX用于讀取所述接口協議控制器的配置信息，判斷用于選擇進入片上網絡的數據為SPI接口數據或并口數據，并將選擇后的傳感器數據送至所述片上網絡接口控制器；

所述片上網絡接口控制器分別與所述數據預處理與傳輸模塊和所述路由器通信連接，其用于將傳感器采集的數據進行打包，轉換為符合片上網絡協議約定的設定格式數據包；

所述片上網絡接口控制器包括緩存隊列、打包模塊和時間戳生成器；所述緩存隊列分別與所述打包模塊、所述時間戳生成器和所述數據選擇器MUX的輸出端通信連接；

所述時間戳生成器用于根據所述數據預處理與傳輸模塊發送的同步控制信號控制數據同步采集，同時記錄數據采集的時間，生成時間戳發送至所述緩存隊列；

所述緩存隊列用于接收所述數據選擇器MUX輸出的傳感器數據和所述時間戳生成器生成的時間戳進行緩存，并傳輸至所述打包模塊；

所述打包模塊用于將傳感器地址、傳感器數據和時間戳整合為片上網絡傳輸的數據包發送至路由器。

2.根據權利要求1所述的基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統，其特征在于，所述接口協議配置器包括嵌入式處理器和可編程邏輯模塊；

所述嵌入式處理器用于通過UART串口與上位機和數據采集節點進行配置信息的通信，并且通過AXI總線與所述可編程邏輯模塊進行通信；

所述可編程邏輯模塊用于對所述嵌入式處理器傳輸的UART數據幀進行解包，提取端口配置信息。

3.根據權利要求2所述的基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統，其特征在于，所述UART數據幀具體設置低五位為配置的傳感器通道的id配置信息，第六位為需要配置的傳感器通道的接口協議配置信息。

4.根據權利要求3所述的基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統，其特征在于，所述數據預處理與傳輸模塊發送的同步控制信號包括同步秒脈沖控制信號和同步時鐘控制信號。

5.根據權利要求4所述的基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統，其特征在于，所述同步秒脈沖控制信號用于將所述并口接口和所述SPI接口的計數器的初始狀態對齊，接收到上位機傳輸的開始工作命令后當同步秒脈沖控制信號為上升沿時同步控制器開始計數，同時拉高同步工作使能信號。

6.根據權利要求5所述的基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換系統，其特征在于，所述同步時鐘控制信號用于控制所述并口接口和所述SPI接口的計數器同步計數，以使計數器產生采樣時鐘信號控制傳感器同步采樣。

7.一種基于片上網絡數據采集的可配置協議轉換方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用并口接口和SPI接口與不同接口協議的前端傳感器進行數據通信，同時根據數據預處理與傳輸模塊發送的同步控制信號控制傳感器同步采集，輸出采集到的傳感器數據、采樣信號和數據有效信號；

S2、利用嵌入式處理器通過UART串口與上位機和數據采集節點進行配置信息的通信，并且通過AXI總線傳輸UART數據幀至可編程邏輯模塊，并利用可編程邏輯模塊對UART數據幀進行解包，提取端口配置信息；

S3、利用接口協議控制器將接口協議配置器提取的UART數據幀中需要配置的傳感器通道的接口協議的配置信息存儲在寄存器中；

S4、利用數據選擇器MUX讀取接口協議控制器的配置信息，來判斷用于選擇進入片上網絡的數據是SPI接口數據還是并口數據，將選擇后的傳感器數據送至片上網絡接口控制器；

S5、利用時間戳生成器根據所述數據預處理與傳輸模塊發送的同步控制信號來控制數據同步采集，同時記錄數據采集的時間，生成時間戳發送至緩存隊列；

S6、利用緩存隊列接收數據選擇器MUX輸出的傳感器數據和時間戳生成器生成的時間戳進行緩存，并傳輸至打包模塊；

S7、利用打包模塊將傳感器地址、傳感器數據和時間戳整合為片上網絡傳輸的數據包發送至路由器。