CN102095923A - 一种多通道扫描a/d采集方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道扫描A/D采集方法和装置，在采样任务周期内设置对通道中数据采样率进行控制的采样时钟信号和对通道转换率进行控制的切换时钟信号，通过对采样任务周期内的采样时钟信号个数进行调整，可以对被测系统每个通道被测电压数据的采样率进行调整，突破了现有单时钟控制扫描A/D数据采集系统工作模式单一这一弊病。采用本发明技术方案不仅可以实现现有单时钟控制扫描A/D数据采集系统的所有功能，而且可以通过对通道转换率和数据采样率分别设置，实现更为灵活的工作模式，以满足多通道扫描A/D数据采集的复杂测试需求。

Description

一种多通道扫描A/D采集方法和装置

技术领域

本发明涉及扫描A/D(Analog/Digital，模数)数据采集技术领域，尤其涉及一种多通道扫描A/D采集方法和装置。

背景技术

随着被测系统复杂性的提高，对于多通道扫描A/D数据采集系统的灵活性有了进一步要求。目前多通道扫描A/D采集系统大多采用单时钟控制，该单时钟用于控制通道切换电路进行通道切换的时间，在每次转换通道后对该通道进行A/D数据采集，实际上是将A/D芯片在一个周期内的采样次数平均分配给要进行数据采集系统的每一个通道。

现有的多通道扫描A/D采集系统工作模式单一，不能采集到较短时间内被测系统的性能参数，难以满足诸如通道定时高速采集等一些复杂测试需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种多通道扫描A/D采集方法和装置，实现更为灵活的工作模式，以满足多通道扫描A/D数据的复杂测试需求。

本发明采用的技术方案是，所述多通道扫描A/D采集方法，包括：

当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，触发通道切换电路按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换；

在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样。

进一步的，所述当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，触发通道切换电路按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换具体包括：

当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，先判断被测系统的所有通道是否切换完毕，若是，则触发通道切换电路按照切换时钟信号对被测系统的通道依次进行切换，否则忽略此次采样时钟信号。

进一步的，设所述采样时钟频率为f1，所述切换时钟频率为f2，被测系统的通道数量为n，所述采样时钟频率与所述切换时钟频率满足以下关系：f2≥f1×n。

进一步的，所述在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样具体包括：

当切换时钟信号到来时开启定时器，当定时器时间结束时触发对当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换，所述定时器的时长小于切换时钟周期。

进一步的，所述定时器的时长等于切换时钟周期的0.9倍。

本发明还提供一种多通道扫描A/D采集装置，包括：

双时钟产生模块，用于产生采样时钟信号和切换时钟信号；

通道切换模块，用于当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，开始按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换；

数据采样模块，用于在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样。

进一步的，所述通道切换模块用于：

当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，先判断被测系统的所有通道是否切换完毕，若是，则按照切换时钟信号对被测系统的通道依次进行切换，否则忽略此次采样时钟信号。

进一步的，设所述采样时钟频率为f1，所述切换时钟频率为f2，被测系统的通道数量为n，所述采样时钟频率与所述切换时钟频率满足以下关系：f2≥f1×n。

进一步的，所述数据采样模块用于：当切换时钟信号到来时开启定时器，当定时器时间结束时触发对当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换，所述定时器的时长小于切换时钟周期。

进一步的，所述定时器的时长等于切换时钟周期的0.9倍。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述多通道扫描A/D采集方法和装置，在采样任务周期内设置对通道转换率进行控制的切换时钟信号和对通道中数据采样率进行控制的采样时钟信号，通过对采样任务周期内的采样时钟信号个数进行调整，可以对被测系统每个通道被测电压数据的采样率进行调整，突破了现有单时钟控制扫描A/D数据采集系统工作模式单一这一弊病。采用本发明技术方案不仅可以实现现有单时钟控制扫描A/D数据采集系统的所有功能，而且可以通过对通道转换率和数据采样率分别设置，实现更为灵活的工作模式，以满足多通道扫描A/D数据采集的复杂测试需求。

附图说明

图1为本发明第一实施例中所述多通道扫描A/D采集方法流程图；

图2为采样时钟频率f1＝1Hz，切换时钟频率f2＝4Hz，被测系统的通道数量为4时的扫描A/D数据采集时序图；

图3为本发明第二实施例中所述多通道扫描A/D采集方法流程图；

图4为本发明第三、四实施例中所述多通道扫描A/D采集装置组成示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明第一实施例，设在采样任务周期内同时设有对通道转换率进行控制的切换时钟信号和对通道中数据采样率进行控制的采样时钟信号，若被测系统的通道数量为n，那么采样时钟频率f1与切换时钟频率f2满足以下关系：f2≥f1×n。

一种多通道扫描A/D采集方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S101，在当前采样任务周期内，判断是否有采样时钟信号上升沿，若是，则跳转步骤S102，否则重新执行步骤S101。若采样时钟为负向时钟信号，则本步骤判断的就是是否有采样时钟下降沿。

S102，判断是否有转换时钟信号上升沿，若是，则跳转步骤S103，否则重新执行步骤S102。若切换时钟为负向时钟信号，则本步骤判断的就是是否有采样时钟下降沿。

S103，对被测系统的通道进行切换，同时启动定时器。设置定时器的原因是，提供充足时间使得被测电压充分建立。定时器的时长小于切换时钟周期。优选的，定时器的时长等于所述切换时钟周期的0.9倍。

S104，当定时器时间结束时，产生一个ADC(Analog to Digital Converter)采样保持触发信号，触发数据采样电路对被测系统的当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换。

S105，判断是否完成被测系统所有通道的采样，若是，则跳转步骤S106，否则跳转步骤S102。

S106，判断采样任务周期是否结束，若是，则本次采样任务周期结束，开始下一采样任务周期，否则跳转步骤S101。

图2为采样时钟频率f1＝1Hz，切换时钟频率f2＝4Hz，被测系统的通道数量为4时的扫描A/D数据采集时序图。采样时钟、切换时钟均为正向时钟信号，定时器时间结束时，产生的ADC采样保持触发信号是负向时钟信号，其下降沿启动数据采集电路工作。

本发明第二实施例，由于本发明可以提供用户灵活设置采样时钟频率f1与切换时钟频率f2，若出现用户未安要求设置的情况，即不满足以下关系：f2≥f1×n时，本实施例提供一种多通道扫描A/D采集方法，能够保证数据采样电路与通道切换电路的工作仍然正常进行。

如图3所示，本实施例所述多通道扫描A/D采集方法具体包括以下步骤：

S201，在当前采样任务周期内，判断是否有采样时钟信号上升沿，若是，则跳转步骤S202，否则重新执行步骤S201。

S202，判断是否完成被测系统所有通道的采样，若是，则跳转步骤S203，否则忽略此次采样时钟信号，跳转步骤S201。

S203，判断是否有转换时钟信号上升沿，若是，则跳转步骤S204，否则重新执行步骤S203。

S204，对被测系统的通道进行切换，同时启动定时器。设置定时器的原因是，提供充足时间使得被测电压充分建立。定时器的时长小于切换时钟周期。优选的，定时器的时长等于所述切换时钟周期的0.9倍。

S205，当定时器时间结束时，产生一个ADC采样保持触发信号，触发数据采样电路对被测系统的当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换。

S206，判断是否完成被测系统所有通道的采样，若是，则跳转步骤S207，否则跳转步骤S203。

S207，判断采样任务周期是否结束，若是，则本次采样任务周期结束，开始下一采样任务周期，否则跳转步骤S201。

本发明第三实施例，与第一实施例对应，本实施例提出一种多通道扫描A/D采集装置，如图4所示，具体包括如下组成部分：

1)双时钟产生模块，用于产生采样时钟信号和切换时钟信号。设采样时钟频率为f1，切换时钟频率为f2，被测系统的通道数量为n，采样时钟频率与切换时钟频率满足以下关系：f2≥f1×n。

2)通道切换模块，用于当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，开始按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换；

3)数据采样模块，用于在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样。具体的，当切换时钟信号到来时开启数据采样模块中的定时器，当定时器时间结束时触发对当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换。定时器的时长小于切换时钟周期。优选的，定时器的时长等于切换时钟周期的0.9倍。

本发明第四实施例，由于本发明可以提供用户通过双时钟产生模块灵活设置采样时钟频率f1与切换时钟频率f2，若出现用户未安要求设置的情况，即不满足以下关系：f2≥f1×n时，本实施例提供一种多通道扫描A/D采集方法，能够保证数据采样电路与通道切换电路的工作仍然正常进行。与第二实施例对应，本实施例提出一种多通道扫描A/D采集装置，如图4所示，具体包括如下组成部分：

1)双时钟产生模块，用于产生采样时钟信号和切换时钟信号。

2)通道切换模块，用于当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，先判断被测系统的所有通道是否切换完毕，若是，则按照切换时钟信号对被测系统的通道依次进行切换，否则忽略此次采样时钟信号。

3)数据采样模块，用于在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样。具体的，当切换时钟信号到来时开启数据采样模块中的定时器，当定时器时间结束时触发对当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换。定时器的时长小于切换时钟周期。优选的，定时器的时长等于切换时钟周期的0.9倍。

本发明基于双时钟控制A/D采样，即在采样任务周期内设置对通道转换率进行控制的切换时钟信号和对通道中数据采样率进行控制的采样时钟信号，通过对采样任务周期内的采样时钟信号个数进行调整，可以对被测系统每个通道被测电压数据的采样率进行调整，突破了现有单时钟控制扫描A/D数据采集系统工作模式单一这一弊病。采用本发明技术方案不仅可以实现现有单时钟控制扫描A/D数据采集系统的所有功能，而且可以通过对通道转换率和数据采样率分别设置，实现更为灵活的工作模式，以满足多通道扫描A/D数据采集的复杂测试需求。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种多通道扫描A/D采集方法，其特征在于，包括：

当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，触发通道切换电路按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换；

在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样。

2.根据权利要求1所述多通道扫描A/D采集方法，其特征在于，所述当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，触发通道切换电路按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换具体包括：

当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，先判断被测系统的所有通道是否切换完毕，若是，则触发通道切换电路按照切换时钟信号对被测系统的通道依次进行切换，否则忽略此次采样时钟信号。

3.根据权利要求1所述多通道扫描A/D采集方法，其特征在于，设所述采样时钟频率为f1，所述切换时钟频率为f2，被测系统的通道数量为n，所述采样时钟频率与所述切换时钟频率满足以下关系：f2≥f1×n。

4.根据权利要求1或2或3所述多通道扫描A/D采集方法，其特征在于，所述在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样具体包括：

当切换时钟信号到来时开启定时器，当定时器时间结束时触发对当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换，所述定时器的时长小于切换时钟周期。

5.根据权利要求4所述多通道扫描A/D采集方法，其特征在于，所述定时器的时长等于切换时钟周期的0.9倍。

6.一种多通道扫描A/D采集装置，其特征在于，包括：

双时钟产生模块，用于产生采样时钟信号和切换时钟信号；

通道切换模块，用于当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，开始按照切换时钟信号对被测系统的所有通道依次进行切换；

数据采样模块，用于在每个切换时钟周期内对当前通道的被测电压数据进行采样。

7.根据权利要求6所述多通道扫描A/D采集装置，其特征在于，所述通道切换模块进一步用于：

当采样任务周期中的采样时钟信号到来时，先判断被测系统的所有通道是否切换完毕，若是，则按照切换时钟信号对被测系统的通道依次进行切换，否则忽略此次采样时钟信号。

8.根据权利要求6所述多通道扫描A/D采集装置，其特征在于，设所述采样时钟频率为f1，所述切换时钟频率为f2，被测系统的通道数量为n，所述采样时钟频率与所述切换时钟频率满足以下关系：f2≥f1×n。

9.根据权利要求6或7或8所述多通道扫描A/D采集装置，其特征在于，所述数据采样模块进一步用于：当切换时钟信号到来时开启定时器，当定时器时间结束时触发对当前通道的被测电压数据进行采集和模数转换，所述定时器的时长小于切换时钟周期。

10.根据权利要求9所述多通道扫描A/D采集装置，其特征在于，所述定时器的时长等于切换时钟周期的0.9倍。

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