CN107092446A - 多数据同步采集装置及多数据同步采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多数据同步采集装置及多数据同步采集系统，涉及数据采集领域。同步采集系统包括多数据同步采集装置，数据同步采集装置包括时控单元以及分别与时控单元电性连接的传感单元和主控单元，传感单元包括多个传感器；主控单元用于发送采集指令给时控单元；时控单元用于将接收到的采集指令在同一时刻向多个传感器发送以使多个传感器对同一时刻的数据进行采集；时控单元还用于将多个传感器采集到的数据发送给主控单元进行处理。通过主控单元发送采集指令给时控单元，时控单元同一时刻向多个传感器发送采集指令，以便于多个传感器对同一时刻的数据进行采集，从而保证主控单元接收的数据的同步性和精确度。

Description

多数据同步采集装置及多数据同步采集系统
技术领域
本发明涉及数据采集领域，具体而言，涉及一种多数据同步采集装置及多数据同步采集系统。
背景技术
随着计算机技术的不断发展，终端通常采用不同的数据采集单元，比如传感器，来获取外部的各种数据环境，从而保证终端的应用利用传感器采集的外界环境来实现某些功能。
传感器和处理器之间，一般通过总线传输，例如I2C总线，SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)总线等。有些应用需要处理器去读取多传感器读取的内容，那么一般的解决方案都是把这些传感器串到同一个总线接入处理器上，让处理器程序读取传感器传来的数据，这样，所有的传感器共用一条物理线路，依照程序顺序读取。有些处理器也使用不同的总线接口去读取不同的传感器传来的数据，也是按程序顺序读取。
因此，由于是处理器分别按顺序读取这些传感器传来的数据，即，向一个传感器发送读取数据的命令，接受数据，再向第二个传感器发送，接受数据等。这个顺序有几个数据位的时间差，因此，实际上采集到的并不是在同一个时间上的物理量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多数据同步采集装置及多数据同步采集系统，以改善上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，一种多数据同步采集装置，所述数据同步采集装置包括主控单元、时控单元及传感单元，所述传感单元包括多个传感器，所述时控单元与所述传感单元以及所述主控单元均电性连接；
所述主控单元用于发送采集指令给所述时控单元；
所述时控单元用于将接收到的采集指令在同一时刻向多个所述传感器发送以使多个所述传感器对同一时刻的数据进行采集；
所述时控单元还用于将多个所述传感器采集到的数据发送给所述主控单元进行处理。
进一步地，所述时控单元为可编程逻辑阵列。
进一步地，所述可编程逻辑阵列为CPLD。
进一步地，所述可编程逻辑阵列为FPGA。
进一步地，所述时控单元包括时钟同步电路、多个传感器接口以及串口总线，所述时钟同步电路与所述主控单元以及多个所述传感器接口均电性连接，所述传感单元通过所述传感器接口与所述时钟同步电路电性连接，多个所述传感器通过所述串口总线与所述主控单元电性连接；
所述时钟同步电路用于接收所述主控单元发送的采集指令，并将所述采集指令在同一时刻发送给多个所述传感器接口；
所述时钟同步电路将接收到的多个所述传感器采集的数据通过所述串口总线发送给所述主控单元进行处理。
进一步地，所述时控单元还包括多个缓存器，所述传感单元与所述缓存器电性连接后与所述串口总线电性连接。
进一步地，所述时控单元还包括用于对所述缓存器中的数据进行读取并整合的数据重组算法电路，多个所述缓存器通过所述数据重组算法电路与所述串口总线电性连接。
进一步地，所述串口总线为串行总线。
进一步地，所述串口总线为并行总线。
第二方面，一种多数据同步采集系统，包括权利要求1-9任一项所述的多数据同步采集装置。
本发明提供了一种多数据同步采集装置及多数据同步采集系统，所述
本发明提供了一种多数据同步采集装置及多数据同步采集系统，同步采集系统包括多数据同步采集装置，数据同步采集装置包括时控单元以及分别与时控单元电性连接的传感单元和主控单元，传感单元包括多个传感器；主控单元用于发送采集指令给时控单元；时控单元用于将接收到的采集指令在同一时刻向多个传感发送以使多个传感器对同一时刻的数据进行采集；时控单元还用于将多个传感器采集到的数据发送给主控单元进行处理。通过主控单元发送采集指令给时控单元，时控单元同一时刻向多个传感器发送采集指令，以便于多个传感器对同一时刻的数据进行采集，从而保证主控单元接收的数据的同步性和精确度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数据同步采集装置的组成示意图；
图2为本发明实施例提供的一种数据同步采集装置的时控单元结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种数据同步采集装置的时控单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种数据同步采集装置的组成示意图。
图标：10-同步采集装置；100-主控单元；200-时控单元；201-时钟同步电路；202-串口总线；203-传感器接口；204-缓存器；205-数据重组算法电路；300-传感单元；301-传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种数据同步采集装置10的组成示意图。该数据同步采集装置10包括主控单元100、时控单元200及传感单元300，时控单元200与传感单元300以及主控单元100均电性连接，传感单元300包括多个传感器301，每一传感器301分别与时控单元200电性连接；
主控单元100用于发送采集指令给时控单元200；
时控单元200用于将接收到的采集指令在同一时刻向多个传感器301发送以使多个传感器301对同一时刻的数据进行采集；
时控单元200还用于将多个传感器301采集到的数据发送给主控单元100进行处理。
主控单元100可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的主控单元100可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP))、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。所述时控单元200将各种输入/输出装置耦合至所述主控单元100。
具体实施时，主控单元100还与存储器连接，存储器用于存储主控单元100发送采集指令对应的数据、时控单元200传输的多个传感单元300采集到的数据及主控单元100根据多个传感单元300采集到的数据进行处理的结果。存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序，主控单元100在接收到执行指令后，执行所述程序。
具体实施时，速度传感器和陀螺仪是惯性测量机构的基础元件。目前小微型芯片化的加速度传感器和陀螺仪在逐步取代传统的机械结构的陀螺仪。利用加速度传感器和陀螺仪的二次积分算法，惯性测量机构可以测量物体的运动轨迹。有些应用利用多个加速度传感器和陀螺仪，能够组成阵列去进行差分滤波的算法，对传感器301采集数据的精度要求也越来越高。因此多个传感器301在同一时间对数据进行采集，整合后传输给主控单元100，这样就可以做到传感器301采集数据的同步性，以满足在同步性要求比较强的场合下运用。
进一步地，本实施例中，时控单元200为可编程逻辑阵列。具体实施时，可编程逻辑阵列可以为CPLD，但不限于CPLD，如FPGA。
具体实施时，主控单元100通过用CPLD或者FPGA连接传感器301。可编程逻辑阵列和单片机不同的是，里面运行的不是程序，是直接生成的逻辑电路，因此可以进行并行也就是时间同步的操作，以使与其连接的传感器301同时进行数据采集。
请参阅图2，为本发明实施例提供的一种数据同步采集装置10的时空单元结构示意图。时控单元200包括时钟同步电路201、多个传感器接口203以及串口总线202，时钟同步电路201与主控单元100以及多个传感器接口203均电性连接，传感单元300通过传感器接口203与时钟同步电路201电性连接，多个传感器301通过串口总线202与主控单元100电性连接；
时钟同步电路201用于接收主控单元100发送的采集指令，并将采集指令在同一时刻发送给多个传感器接口203。
本实施例中，主控单元100向时钟同步电路201发送采集指令，经过时钟同步电路201进行处理后，通过串口总线202同时向与传感器接口203连接的传感器301发送采集指令。例如，cpu(单片机)向fpga发送请求数据的信号，经过时钟同步电路201，CPLD让SPI端口1，2，3同时发起请求，以使与SPI端口1，2，3连接的传感器301同时工作。
时钟同步电路201将接收到的多个传感器301采集的数据通过串口总线202发送给主控单元100进行处理。
本实施例中，数据同步电路还用于接收多个传感器301采集的数据，以便于将传感器301采集的数据进行分析处理。
请参阅图3，为本发明实施例提供的另一种数据同步采集装置10的时控单元200的结构示意图。
时控单元200还包括多个缓存器204，传感单元300与缓存器204电性连接后与串口总线202电性连接。
具体实施时，传感器301接收到采集指令后进行数据采集，并将采集到的数据暂存到缓存器204中。
进一步地，时控单元200还包括用于对缓存器204中的数据进行读取并整合的数据重组算法电路205，多个缓存器204通过数据重组算法电路205与串口总线202电性连接。
具体实施时，多个传感器301采集过程中，数据陆续同时传入各自端口所分配的缓存器204。每一传感器301各自全部传输完毕后，数据重组算法电路205将各自缓存器204中的数据读出并且整合，统一向主控单元100发送采集内容。以保证传主控单元100接收到的采集数据的时间同步，从而使主控单元100接收到的数据信息为传感器301同一时段采集的数据。
例如，主控单元100向时控单元200发送采集指令，经过时钟同步电路201，CPLD控制每一SPI端口同时向与该端口连接的传感器301发起采集指令，以使传感器301执行采集指令。每一传感器301同时把采集到的数据暂存至与之对应的缓存器204。在该时间内每一传感器301采集过程中，数据陆续同时传入各自端口所分配的缓存器204。全部传感器301各自全部传输完毕后，数据重组算法电路205将各自缓存器204中的数据读出并且整合，统一向主控单元100发送采集内容。可以理解的是，传感器301传输完毕可以指传感器301完成采集指令，完成全部采集操作，也可以为是在预设的时间段内完成采集操作，该预设时间可以根据主控单元100需要的具体精度进行调整。如，设定每毫秒进行一次数据整合，整合后发送到主控单元100。
请参阅图4，为本发明实施例提供的另一种数据同步采集装置10的组成示意图。主控单元100分别连接于时钟同步电路201与串口总线202。
其中，串口总线202可以为串行总线，但不限于串行总线，如并行总线。
主控单元100用于通过串口总线202接收经过数据重组算法电路205处理后的采集数据，因此，可以保证主控单元100接收到的多个传感器301采集到的数据是同时间进行的，以保证主控单元100接收的数据为传感器301实时采集和同时接收的数据。
本实施例还提供了一种多数据同步采集系统，包括上述的多数据同步采集装置10。
具体实施时，多数据同步采集系统应用于终端，该终端通过该系统对传感器301的数据进行采集，从而保证终端的应用利用传感器301采集的外界环境来实现某些功能。
综上所述，本发明提供了一种多数据同步采集装置及多数据同步采集系统，涉及数据采集领域。同步采集系统包括多数据同步采集装置，数据同步采集装置包括时控单元以及分别与时控单元电性连接的传感单元和主控单元，传感单元包括多个传感器；主控单元用于发送采集指令给时控单元；时控单元用于将接收到的采集指令在同一时刻向多个传感单元发送以使多个传感器对同一时刻的数据进行采集；时控单元还用于将多个传感器采集到的数据发送给主控单元进行处理。通过主控单元发送采集指令给时控单元，时控单元同一时刻向多个传感器发送采集指令，以便于多个传感器对同一时刻的数据进行采集，从而保证主控单元接收的数据的同步性和精确度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多数据同步采集装置，其特征在于，所述数据同步采集装置包括主控单元、时控单元及传感单元，所述传感单元包括多个传感器，所述时控单元与所述传感单元以及所述主控单元均电性连接；
所述主控单元用于发送采集指令给所述时控单元；
所述时控单元用于将接收到的采集指令在同一时刻向多个所述传感器发送以使多个所述传感器对同一时刻的数据进行采集；
所述时控单元还用于将多个所述传感器采集到的数据发送给所述主控单元进行处理。
2.如权利要求1所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述时控单元为可编程逻辑阵列。
3.如权利要求2所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述可编程逻辑阵列为CPLD(Complex Programmable Logic Device，可编程逻辑器件)。
4.如权利要求2所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述可编程逻辑阵列为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。
5.如权利要求1所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述时控单元包括时钟同步电路、多个传感器接口以及串口总线，所述时钟同步电路与所述主控单元以及多个所述传感器接口均电性连接，所述传感单元通过所述传感器接口与所述时钟同步电路电性连接，多个所述传感器通过所述串口总线与所述主控单元电性连接；
所述时钟同步电路用于接收所述主控单元发送的采集指令，并将所述采集指令在同一时刻发送给多个所述传感器接口；
所述时钟同步电路将接收到的多个所述传感器采集的数据通过所述串口总线发送给所述主控单元进行处理。
6.如权利要求5所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述时控单元还包括多个缓存器，所述传感单元与所述缓存器电性连接后与所述串口总线电性连接。
7.如权利要求6所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述时控单元还包括用于对所述缓存器中的数据进行读取并整合的数据重组算法电路，多个所述缓存器通过所述数据重组算法电路与所述串口总线电性连接。
8.如权利要求7任一项所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述串口总线为串行总线。
9.如权利要求7任一项所述的多数据同步采集装置，其特征在于，所述串口总线为并行总线。
10.一种多数据同步采集系统，其特征在于，包括权利要求8或9任一项所述的多数据同步采集装置。
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