CN103645663B - 一种海量传感器数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海量传感器数据采集系统，用于车模在沙盘中的定位控制，本发明包括传感器、隔离器、至少4片复杂可编程逻辑器件、控制器以及上位机，其中，复杂可编程逻辑器件的输出端连接到控制器的扩展总线上，本发明由于需要采集海量的磁定位器件，采用多个复杂可编程逻辑器接入普通单片机的并行扩展总线，能解决普通单片机由于管脚数不够、单片机带负荷能力不够所带来的问题，能够有效处理各路定位信息，实现海量传感器的瞬间读入和处理。

Description

一种海量传感器数据采集系统

技术领域

本发明属于传感器数据采集领域，具体涉及海量传感器数据采集领域。

背景技术

国内现有带运动模型的沙盘技术方案大致分为两种，一种是带有固定轨道的沙盘，多半是行驶火车一类依赖于固定轨道的运动模型。第二种常见的是在沙盘的道路下面放有磁铁，以磁铁的吸引力来带动沙盘表面的车模运动前进。这两种方案同样存很多缺点，路网过于简单，模型不能自由运动，也不能够支持数量众多的模型同时运动。因此需要采用另外一种方案来解决上述问题。

因为沙盘上行驶的车模在沙盘上的定位栅格间距远小于GPS的定位精度，所以在沙盘上不能用常规的GPS定位。而必须代之以新的传感器技术。我们采用了磁敏器件来做运动模型的定位，又由于磁定位器件安装的相对比较密集，磁定位器件的数量又及其众多。因此，需要解决上述的缺点就需要采用另一种方案来解决，但是由于需要对海量的传感器进行采集处理，每个传感器都需要连接到控制器中，又由于普通的单片机的管脚数量不够用，因此亟需一种海量传感器数据采集系统。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种海量传感器数据采集系统。

本发明所采用的技术方案是：一种海量传感器数据采集系统，用于车模在沙盘中的定位控制，包括：传感器，用于采集磁敏器件上发出的的信号；隔离器，上述隔离器输入端连接上述传感器；复杂可编程逻辑器件，上述复杂可编程逻辑器件的输入端连接上述隔离器的输出端，上述复杂可编程逻辑器件的输出端连接下述控制器的扩展总线；控制器，上述控制器连接上述复杂可编程逻辑器件，上述控制器至少连接4个复杂可编程逻辑器件，每个上述复杂可编程逻辑器件都连接上述隔离器及传感器，上位机，与上述控制器采用串行总线连接。

优选的，上述扩展总线采用并行总线。

优选的，上述控制器采用MCU单片机。

优选的，上述控制器采用DSP微处理器。

优选的，上述耦合器采用光电耦合器。

优选的，上述光电耦合器采用TLP281光电耦合器。

采用本技术方案的有益效果是：本发明包括传感器、隔离器、至少4片复杂可编程逻辑器件、控制器以及上位机，本发明由于需要采集海量的磁定位器件，采用多个复杂可编程逻辑器接入普通单片机的并行总线，能够有效处理各路定位信息，实现海量传感器的瞬间读入。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：图1是本发明实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

实施例1

如图1所示，一种海量传感器数据采集系统，包括：传感器，用于采集磁敏器件上发出的的信号；隔离器，所述隔离器输入端连接所述传感器；复杂可编程逻辑器件（CPLD），上述CPLD的输入端连接所述隔离器的输出端，所述CPLD的输出端连接下述控制器的扩展总线；控制器，所述控制器连接上述CPLD，所述控制器至少连接4个CPLD，每个所述CPLD都连接多个隔离器及传感器。

本实施例优选采用4片CPLD是受车模电路印刷板的面积，单片机总线的带负荷能力，还有电子电路的复杂程度等综合因素考虑而定的。

本实施例采EPM7256SQC208-10N信号的CPLD，还有其他的选择方案，像美国的xilinx，littice，actel等公司生产的大规模CPLD原则上都可以选用，但换一家公司开发环境IDE同时也都要更换，CPLD具有采用了208脚，显然，采用多引脚的CPLD有利于减少CPLD芯片的数量。

首先多只传感器采集磁敏器件上发出的的信号，因为每只传感器与采集电路板之间的距离往往会达到几米到二十几米远，若把传感器得到的定位信息以直接连线的方式送达采集板，会带来许多干扰信息，轻则有用信息不能分辨，重则造成采集板瘫痪而不能工作，所以任何一路的传感器信息在送达采集之后要先行隔离，然后再传送给CPLD ，CPLD先将海量数据按位宽逐段的采集放入REG变量内暂存，然后再经由并行总线的顺序读入单片机内部，然后再由单片机将这些数据经过串行总线传送给上位PC机，当单片机搜索到即时的定位信息后要迅速上传给PC机，需要相应的串行总线与PC机通讯。

下面介绍复杂可编程逻辑器件的工作原理：

CPLD内部设计了n多个REG变量，以存储海量传感器的数据，同时在CPLD内部又设计出了相关的数据总线及地址总线，还有相关的控制逻辑等等。

CPLD的控制逻辑主要分为两个模块，它们互相联系在一起。一个是n个片内REG变量，REG变量实际上就是与单片机同样位宽的寄存器。这些寄存器具体就是多个触发器的并行组合，一个REG变量触发器的数量等同于单片机的数据总线的宽度。因为单片机位宽有限，这样当CPLD受单片机控制进行数据采集时，先要将海量数据按位宽逐段的采集并放入REG变量内暂存，然后再经由并行总线顺序的读入单片机内部，再然后单片机将这些数据经过串行总线传送给上位PC机的软件平台；CPLD内部的另一个硬件逻辑是控制逻辑也叫总线逻辑，它是n个REG变量与单片机之间的桥梁。总线逻辑分为三个小逻辑，它们是数据总线逻辑，地址总线逻辑及控制总线逻辑。

数据总线逻辑要求是双向的，并且要能够保证单片机没有访问到该片CPLD时，所属的数据总线能够呈现高阻态，这样不会影响到单片机对别的CPLD的访问。

地址总线逻辑对CPLD来说是单向的，它通过单片机地址总线的变化，来逐一访问CPLD内部的n个REG变量。

控制总线逻辑也是单向的，它给出了各类读写线还有控制线等等，以保证单片机对CPLD读写时的控制及时序的严格要求。各类控制逻辑必须严格与单片机的控制逻辑相啮合。

采用本技术方案的有益效果是：本发明包括传感器、隔离器、至少4片复杂可编程逻辑器件、控制器以及上位机，本发明由于需要采集海量的磁定位器件，采用多个复杂可编程逻辑器接入普通单片机的并行总线，能够有效处理各路定位信息，实现海量传感器的瞬间读入。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种海量传感器数据采集系统，用于车模在沙盘中的定位控制，其特征在于，包括：传感器，用于采集磁敏器件所发出的的信号；

隔离器，所述隔离器输入端连接所述传感器；

复杂可编程逻辑器件，所述复杂可编程逻辑器件的输入端连接所述隔离器的输出端，所述复杂可编程逻辑器件的输出端连接下述控制器的扩展总线，所述扩展总线采用并行总线；

控制器，所述控制器连接上述复杂可编程逻辑器件，所述控制器至少连接4个复杂可编程逻辑器件，每个所述复杂可编程逻辑器件都连接上述隔离器及传感器，所述控制器采用MCU单片机；

上位机，与所述控制器采用串行总线连接；

所述复杂可编程逻辑器件包括总线逻辑，所述总线逻辑包括数据总线逻辑、地址总线逻辑和控制总线逻辑，所述数据总线逻辑为双向的，并且其能够在MCU单片机没有访问到复杂可编程逻辑器件时，数据总线呈现高阻态；所述地址总线逻辑对复杂可编程逻辑器件是单向的；所述控制总线逻辑对复杂可编程逻辑器件是单向的，复杂可编程逻辑器件先将海量传感器数据按位宽逐段的采集放入REG变量内暂存，经由并行总线顺序读入MCU单片机内部，再由MCU单片机将海量传感器数据经过串行总线传送给上位机。

2.根据权利要求1所述的海量传感器数据采集系统，其特征在于，所述隔离器采用光电耦合器。

3.根据权利要求2所述的海量传感器数据采集系统，其特征在于，所述光电耦合器采用TLP281光电耦合器。