CN106933765A - 一种基于fpga的多主多从数据采集系统及其交叉通信控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于FPGA的多主多从数据采集系统，包括从设备数据采集模块、数据暂存模块、交叉互连模块、数据传输控制模块和主机通信模块。本发明以FPGA为核心形成多个模块相互协同工作，实现多主多从数据采集系统数据的高效传输。本发明基于FPGA的多主多从数据采集系统建立交叉互连数据通道，不同主机可以在同一时间与不同的从设备进行数据通信和传输，提高了多主多从数据采集系统的实时性、带宽和效率。

Description

一种基于FPGA的多主多从数据采集系统及其交叉通信控制 方法
技术领域
本发明涉及一种基于FPGA的多主多从数据采集系统及其交叉通信控制方法，属于多主多从数据采集系统的技术领域。
背景技术
数据采集系统越来越多的应用到航空电子、战地测量、地质测绘、灾害监测、工业控制等领域中，随着数据采集系统应用需求的增加、集成度的提高，数据采集系统集成了越来越多的采样功能，如振动测量、音视频记录、温湿度检测、导航信息记录、红外检测等等。这些多种多样的功能需要更多的从设备接口支持，如IIC接口、UART接口、光纤接口、以太网接口、音视频接口等；同样，还需要不同类型的主机模块进行不同的处理，如利用ARM等通用主机模块进行数据的管理、存储和任务的调度，利用DSP等专用主机模块进行数据的滤波和误差补偿等。目前这种多主多从的数据采集系统，便于数据的传输、管理和存储，任务的调度，也通过滤波、补偿等处理提高了数据采集系统的精度。
但是这种多主多从的结构，增加了主从、主主之间的数据通信的复杂程度和传输量，传统的利用共享存储器解决多主多从数据通信的方法，虽然通过分时段读取存储器的方法避免了读取冲突，但是需要复杂的控制逻辑、较长的读取周期，降低了数据采集系统的实时性，不利于数据采集系统的小型化。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于FPGA的多主多从数据采集系统。
本发明还提供上述系统的交叉通信控制方法。本发明对多从设备数据进行采集，通过交叉互连数据通道和数据传输控制单元实现数据通道的时间分配和空间分配，建立与多主机的数据通信和传输，提高多主多从数据采集系统的实时性、带宽和效率。
本发明的技术方案如下
一种基于FPGA的多主多从数据采集系统，其特征在于，包括从设备数据采集模块、数据暂存模块、交叉互连模块、数据传输控制模块和主机通信模块。本发明以FPGA为核心形成多个模块相互协同工作，实现多主多从数据采集系统数据的高效传输。
上述系统的交叉通信控制方法，包括：所述从设备数据采集模块通从外部设备获取采集数据；
所述数据暂存模块将从设备数据采集模块采集到的数据进行暂存；
所述交叉互连模块建立多主机与多从设备之间的数据通路，实现：任一主机与任一从设备之间的数据连接，和/或实现主机与主机之间的数据连接；
所述数据传输控制模块进行数据通道的仲裁，决定交叉互连模块节点的开关；所述数据传输控制模块根据系统的需求，以及目前数据传输的状态，进行数据通道的仲裁，决定交叉互连模块节点的开关；
所述主机通信模块通过数据总线实现与主机的数据通信。
根据本发明优选的，所述从设备数据采集模块通过IIC接口、UART接口、音频接口、视频接口、光纤接口、以太网接口从外部设备获取采集数据。
根据本发明优选的，所述主机通信模块：通过PCIe、RapidIO总线实现与主机的数据通信。
本发明的技术优势：
本发明基于FPGA的多主多从数据采集系统建立交叉互连数据通道，不同主机可以在同一时间与不同的从设备进行数据通信和传输，提高了多主多从数据采集系统的实时性、带宽和效率。本发明通过设备数据采集模块、数据暂存模块、交叉互连模块、数据传输控制模块、主机通信模块之间的相互协调工作，在时间和空间上拓展了多主多从数据采集系统的带宽，提高了系统的实时性，提高了数据传输的效率。
附图说明
图1为本发明所述采集系统内部模块拓扑示意图。
图2为本发明所述采集系统的交叉通信控制方法中交叉互连模块和数据传输控制模块示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
如图1、2所示。
实施例1、
一种基于FPGA的多主多从数据采集系统，其特征在于，包括从设备数据采集模块、数据暂存模块、交叉互连模块、数据传输控制模块和主机通信模块。
实施例2、
如实施例1所述的一种基于FPGA的多主多从数据采集系统的交叉通信控制方法，包括：所述从设备数据采集模块通从外部设备获取采集数据；
所述数据暂存模块将从设备数据采集模块采集到的数据进行暂存；
所述交叉互连模块建立多主机与多从设备之间的数据通路，实现：任一主机与任一从设备之间的数据连接，和/或实现主机与主机之间的数据连接；
所述数据传输控制模块进行数据通道的仲裁，决定交叉互连模块节点的开关；所述数据传输控制模块根据系统的需求，以及目前数据传输的状态，进行数据通道的仲裁，决定交叉互连模块节点的开关；
所述主机通信模块通过数据总线实现与主机的数据通信。
所述从设备数据采集模块通过IIC接口、UART接口、音频接口、视频接口、光纤接口、以太网接口从外部设备获取采集数据。
所述主机通信模块：通过PCIe、RapidIO总线实现与主机的数据通信。
下面结合图1、2，以多主多从数据采集系统有2个主机，3个从设备对本发明进行解释：
1)从设备采集模块I通过IIC接口、UART接口、音频接口、视频接口、光纤接口、以太网接口等从外部设备获取采集数据；同时，从设备采集模块II、从设备采集模块III分别从外部设备获取采集数据；
2)从设备采集模块I采集的数据放入数据暂存模块I进行暂存；从设备采集模块II采集的数据放入数据暂存模块II进行暂存；从设备采集模块III采集的数据放入数据暂存模块III进行暂存。
3)交叉互连模块实现主机通信模块I、主机通信模块II与数据暂存模块I、数据暂存模块II、数据暂存模块III的两两互连，如附图2所示。
4)数据传输控制模块进行数据通道的仲裁，决定交叉互连模块节点的开关，当主机通信模块I对数据暂存模块I的数据进行读取时，数据传输模块关闭主机通信模块II与数据暂存模块I的数据通路，根据需求开启数据暂存模块II或数据暂存模块III之间的数据通路，并读取数据；其他主从之间、主主之间的通信同理。
5)主机通信模块I通过PCIe或者RapidIO将读取的从设备采集信息，传输到主机I；主机通信模块II通过PCIe或者RapidIO将读取的从设备采集信息，传输到主机II。

Claims (4)

1.一种基于FPGA的多主多从数据采集系统，其特征在于，包括从设备数据采集模块、数据暂存模块、交叉互连模块、数据传输控制模块和主机通信模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多主多从数据采集系统的交叉通信控制方法，其特征在于，该方法包括：所述从设备数据采集模块通从外部设备获取采集数据；
所述数据暂存模块将从设备数据采集模块采集到的数据进行暂存；
所述交叉互连模块建立多主机与多从设备之间的数据通路，实现：任一主机与任一从设备之间的数据连接，和/或实现主机与主机之间的数据连接；
所述数据传输控制模块进行数据通道的仲裁，决定交叉互连模块节点的开关；
所述主机通信模块通过数据总线实现与主机的数据通信。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的多主多从数据采集系统的交叉通信控制方法，其特征在于，所述从设备数据采集模块通过IIC接口、UART接口、音频接口、视频接口、光纤接口、以太网接口从外部设备获取采集数据。
4.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的多主多从数据采集系统的交叉通信控制方法，其特征在于，所述主机通信模块：通过PCIe、RapidIO总线实现与主机的数据通信。
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