CN110059045B - 一种基于fpga的非开挖传感装置总线共享系统、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统，包括如下模块：若干实时数据生成模块、多口FPGA芯片、总线BUS、存储器，所述若干实时数据生成模块按照优先级顺序将实时数据发送至多口FPGA芯片，然后再经总线BUS和/或直接将实时数据发送至存储器。每个实时数据生成模块相当于一个数据采集及生成单元MCU，通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据生成模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至存储器即可实现，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
Description
技术领域
本发明涉及钻头信息传输领域，具体而言，涉及一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统、方法及装置。
背景技术
随着城市基础建设的大规模发展，非开挖技术的应用越来越广泛，尤其在各种管线的铺设和地铁施工等地下工程中，为了能够保障按照预定的路线铺设和施工，在钻进地表的过程需要利用传感装置对钻头的定位数据进行运算，同时将显示屏数据、GPRS数据、键盘数据进行传输，因此存在着多个MCU处理器协同工作，进行相互交换数据或共享数据。通常情况下，MCU之间的交换数据是通过标准的UART串口或高速SPI、MBSP接口相互交换数据，更高速度的实事共享数据一般采用双口RAM实现，具体在手机、大型的服务器中应用较多，但是双口RAM价格高，存在同时处理多个MCU的访问冲突的技术问题，且最多只能支持两个MCU共享数据，当系统中需要更多MCU共享数据时，就没法满足了。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统、方法及装置，即，通过多口FPGA芯片的应用，开发出了性价比高的多MCU数据协同处理和传输系统及方法。
本发明的技术方案为：一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统，如图1和图2所示，包括如下模块：
若干实时数据读写模块、多口FPGA芯片、总线BUS、存储器，所述若干实时数据读写模块按照优先级顺序将实时数据发送至多口FPGA芯片，然后再经总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器。
每个实时数据读写模块相当于一个数据采集及生成单元MCU，通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据读写模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器即可实现，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
优选地，所述实时数据包括非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据，即通过多口FPGA芯片将非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据等在进行优先级排序情况下持续通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器，实现多路数据共享，且不会出现访问冲突。
优选地，所述定位数据包括非开挖传感装置的钻头倾角、转角、水平角度、当前深度、移动距离，这些定位数据需要实时地进行运算并传输，所以会将此类数据的优先级定义为最高优先级，如优先级1，这样只要有定位数据的情况下，其它优先级数据会处于排队状态，从而实现无访问冲突情况下，使得各路数据按照定义的规则通过总线BUS。
优选地，所述存储器为RAM、SRAM、TFT、FLASH、EEPROM中的一种，在此系统中，根据实际情况，各路数据可以都存储在同一个存储器中，或者是为某路数据单独设置存储器并设置单独通道。
一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享方法，采用上述所述的共享系统，包括如下步骤：
非开挖传感装置的若干实时数据生成，并赋予每个实时数据不同的优先级；
不同优先级的实时数据同时发送至多口FPGA芯片；
FPGA芯片根据优先级顺序通过总线BUS和/或直接将实时数据传送至存储器。
每个实时数据读写模块相当于一个数据采集及生成单元MCU，通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据读写模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器即可实现，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
一种非开挖传感装置，应用上述共享方法，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
附图说明
图1总线共享系统仅BUS总线示意图。
图2总线共享系统BUS总线和直连示意图。
图3总线共享系统BUS总线和直连实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
实施例1
本发明的技术方案为：一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统，如图1和图2所示，包括如下模块：
实时数据读写模块1、实时数据读写模块2、实时数据读写模块n、多口FPGA芯片、总线BUS、存储器，所述实时数据读写模块1、实时数据读写模块2、实时数据读写模块n按照优先级顺序将实时数据发送至多口FPGA芯片，然后再经总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器，在图2中，实线表示各路数据均通过总线BUS进行发送，虚线表示其中一路或两路通过单独路线进行传输。
每个实时数据读写模块相当于一个数据采集及生成单元MCU，通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据读写模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器即可实现，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
优选地，所述实时数据包括非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据，即通过多口FPGA芯片将非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据等在进行优先级排序情况下持续通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器，实现多路数据共享，且不会出现访问冲突。
优选地，所述定位数据包括非开挖传感装置的钻头倾角、转角、水平角度、当前深度、移动距离，这些定位数据需要实时地进行运算并传输，所以会将此类数据的优先级定义为最高优先级，如优先级1，这样只要有定位数据的情况下，其它优先级数据会处于排队状态，从而实现无访问冲突情况下，使得各路数据按照定义的规则通过总线BUS。
优选地，所述存储器为RAM、SRAM、TFT、FLASH、EEPROM中的一种，在此系统中，根据实际情况，各路数据可以都存储在同一个存储器中，或者是为某路数据单独设置存储器并设置单独通道。
一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享方法，采用上述所述的共享系统，包括如下步骤：
非开挖传感装置的若干实时数据生成，并赋予每个实时数据不同的优先级；
不同优先级的实时数据同时发送至多口FPGA芯片；
FPGA芯片根据优先级顺序通过总线BUS和/或直接将实时数据传送至存储器。
每个实时数据读写模块相当于一个数据采集及生成单元MCU，通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据读写模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器即可实现，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
一种非开挖传感装置，应用上述共享方法，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
实施例2
本发明的技术方案为：一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统，如图3所示，包括如下模块：
定位MCU、显示屏MCU、GPRS-MCU、键盘MCU、多口FPGA芯片、总线BUS、存储器，所述定位MCU、显示屏MCU、GPRS-MCU、键盘MCU按照优先级顺序将实时数据发送至多口FPGA芯片，然后再经总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器，在图3中，实线表示各路数据均通过总线BUS进行发送，虚线表示其中一路或两路通过单独路线进行传输。
上述每个MCU，进行数据采集后，将实时数据通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据读写模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器即可实现，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
优选地，所述实时数据包括非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据，即通过多口FPGA芯片将非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据等在进行优先级排序情况下持续通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器，实现多路数据共享，且不会出现访问冲突。
优选地，所述定位数据包括非开挖传感装置的钻头倾角、转角、水平角度、当前深度、移动距离，这些定位数据需要实时地进行运算并传输，所以会将此类数据的优先级定义为最高优先级，如优先级1，这样只要有定位数据的情况下，其它优先级数据会处于排队状态，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，从而实现无访问冲突情况下，使得各路数据按照定义的规则通过总线BUS。
优选地，所述存储器为RAM、SRAM、TFT、FLASH、EEPROM中的一种，在此系统中，根据实际情况，各路数据可以都存储在同一个存储器中，或者是为某路数据单独设置存储器并设置单独通道。
一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享方法，采用上述所述的共享系统，包括如下步骤：
非开挖传感装置的若干实时数据生成，并赋予每个实时数据不同的优先级；
不同优先级的实时数据同时发送至多口FPGA芯片；
FPGA芯片根据优先级顺序通过总线BUS和/或直接将实时数据传送至存储器。
上述每个MCU，进行数据采集后，通过多口FPGA芯片，使得无论非开挖传感装置具有多少个实时数据读写模块，只要对其优先级进行定义，就可以通过多口FPGA芯片的传输，再通过总线BUS和/或直接将实时数据发送至读写存储器即可实现，也就是实现了当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
一种非开挖传感装置，应用上述共享方法，一方面避免了双口RAM带可能带来的访问冲突，另一方面也降低了整体成本。
Claims (1)
1.一种基于FPGA的非开挖传感装置总线共享方法，其特征在于，应用于基于FPGA的非开挖传感装置总线共享系统，所述系统包括如下模块：若干实时数据读写模块、多口FPGA芯片、总线BUS、存储器，所述实时数据包括非开挖传感装置的定位数据、显示屏数据、GPRS数据、键盘数据；
所述方法在应用于所述系统时包括如下步骤：
多个实时数据读写模块，对其优先级进行定义，可通过多口FPGA芯片的传输；
非开挖传感装置的多个实时数据读写模块生成若干实时数据，并赋予每个实时数据不同的优先级；不同优先级的实时数据发送至多口FPGA芯片；
FPGA芯片根据优先级顺序通过总线BUS和直接将实时数据传送至存储器，其中一路或两路通过单独路线进行传输；
所述定位数据包括非开挖传感装置的钻头倾角、转角、水平角度、当前深度、移动距离，此类数据的优先级定义为最高优先级，只要有定位数据的情况下，其它优先级数据会处于排队状态，实现当读取相同的数据区域时，多个进程并行执行，从而实现无访问冲突情况下，使得各路数据按照定义的规则通过总线BUS。
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