CN110209624B - 串行总线的数据传输方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种串行总线的数据传输方法和系统。方法包括：提供第一装置的通讯模块，通讯模块用于与被配置成差分对的串行总线连接；在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；获取事件数据的参数信息，并根据事件信号和参数信息生成时间标识信息；将时间标识信息和对应的事件数据通过串行总线传输至第二装置。采用本方法，时间标识信息能够表征事件数据发生的绝对时间，从而来消除事件数据在串行总线传输后的时序不准确的问题，能够增强数据传输的抗干扰能力，提高数据传输的稳定性。

Description

串行总线的数据传输方法和系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种串行总线的数据传输方法和系统。

背景技术

随着科技的发展，对设备的功能要求逐渐增加，使得设备越来越复杂。设备中的各器件之间需要通过数据总线来实现短距离的数据传输。数据总线中传输的数据，可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，甚至可以是一个控制信息。数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。

目前通常利用并行布置的数据总线来进行单端数据传输。比如，一个探测器需要将能量信息、位置信息以及TDC信息传输至后续电路，而能量信息、位置信息以及TDC信息均需要单独使用一根数据总线来并行传输。但是由于数据总线存在导体的典型特性，并行数据总线之间的串扰问题非常严重，而造成数据传输的不稳定。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够串行总线的数据传输方法和系统。

一种串行总线的数据传输方法，所述方法包括以下步骤；

提供第一装置的通讯模块，所述通讯模块用于与被配置成差分对的串行总线连接；

在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；

获取所述事件数据的参数信息，并根据所述事件信号和参数信息生成时间标识信息；

将所述时间标识信息和对应的事件数据通过所述串行总线传输至第二装置。

在其中一个实施例中，所述第一装置为探测器。

在其中一个实施例中，所述事件数据包括TDC信息、能量信息、位置信息以及Trigger(触发)信息。

在其中一个实施例中，本发明提供的串行总线的数据传输方法，还包括以下步骤；

基于时钟同步电路和复位同步电路将时间按区间分割生成周期为T的监听周期。

在其中一个实施例中，所述根据所述事件信号和参数信息生成时间标识信息，包括以下步骤；

判断在当前周期内是否监听到有效事件发生；

若在当前周期内未监听到有效事件发生，则生成闲置码；

若在当前周期内监听到有效事件发生，则判断当前事件信号为有效事件信号，根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

在其中一个实施例中，所述判断当前事件信号为有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数，包括以下步骤；

若在当前周期内有一个有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

在其中一个实施例中，所述判断当前事件信号为有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数，包括以下步骤；

若在当前周期内有多个有效事件信号，则对多个有效事件信号进行排序编号，并依次根据多个有效事件信号的编号和参数信息生成时间标识序数。

在其中一个实施例中，在将所述时间标识信息和对应的事件数据通过所述串行总线传输至第二装置后，还包括以下步骤；

接收所述时间标识信息和对应的事件数据，并对所述时间标识信息进行解析，得到每个事件数据对应的绝对时间信息。

相应的，本发明还提供一种串行总线的数据传输系统，包括第一装置和串行总线；

所述第一装置上设有通讯模块；所述通讯模块用于与被配置成差分对的串行总线连接，并在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；获取所述事件数据的参数信息，并根据所述事件信号和参数信息生成时间标识信息；

所述串行总线，用于将所述时间标识信息和对应的事件数据传输至第二装置。

在其中一个实施例中，本发明提供的串行总线的数据传输系统，还包括第二装置；

所述第二装置，用于接收所述时间标识信息和对应的事件数据，并对所述时间标识信息进行解析，得到每个事件数据对应的绝对时间信息。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

上述串行总线的数据传输方法和系统，通过提供第一装置的通讯模块，利用通讯模块与被配置成差分对的串行总线连接，使第一装置和第二装置进行数据传输；并在预设的每个周期中，根据事件信号和事件数据的参数信息生成时间标识信息，时间标识信息能够表征事件数据发生的绝对时间，从而来消除事件数据在串行总线传输后的时序不准确的问题，能够增强数据传输的抗干扰能力，提高数据传输的稳定性。

附图说明

图1为一个实施例中串行总线的数据传输方法的流程示意图；

图2为一个实施例中S300步骤中的流程示意图；

图3为另一个实施例中串行总线的数据传输方法的流程示意图；

图4为一个实施例中串行总线的数据传输系统的结构框图；

图5为一个实施例中第二装置的结构框图；

图6为另一个实施例中串行总线的数据传输系统的结构框图；

图7为一个实施例中通讯模块的结构框图。

图中：100、第一装置；101、探测器；200、串行总线；300、通讯模块；400、第二装置；410、位置编码模块；420、符合窗宽判断模块；430、FIFO；401、LCC电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种串行总线的数据传输方法，包括以下步骤；

S100、提供第一装置的通讯模块，通讯模块用于与被配置成差分对的串行总线连接；

其中，通讯模块以差分信号的形式通过串行总线传输。串行总线以被称为差分对的一对导线与通讯模块配合来传送数据；串行总线的两根导线内的信号是等振幅、反相位高速脉冲。使用差分信号传输，能够消除共模噪声的影响，从而增加抗共模干扰能力。比如，第一装置为探测器，通讯模块为探测器内置的FPGA(现场可编程门阵列)模块，FPGA模块可以直接将需要的能量信息、位置信息以及TDC信息通过被配置成差分对的串行总线传输。其中，TDC值为事件发生时间点距离下一个时钟周期上升沿的距离。

S200、在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；

具体的，在预设的每个周期中对事件进行监听，以获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；而事件是按预设周期进行循环监听。可以理解为，在开始工作后，进行周期性循环监听事件，以获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据。这里的周期标识即为表征当前周期的标识。比如，在第m个周期中，周期标识即为m，进而可以区分不同周期下的事件信号。当然，于其他实施例中，可以是对传输的频率进行限制，以区分不同周期下的事件信号。比如，以周期为频率对获取的事件信号和对应的事件数据进行处理。

S300、获取事件数据的参数信息，并根据事件信号和参数信息生成时间标识信息；

在上述步骤中的通讯模块，事件数据的参数信息可以但包括不限于计数器值、编号以及名称等。那么生成的时间标识信息具有唯一性和绝对的时间性，可以对应通讯模块和事件信息。

S400、将时间标识信息和对应的事件数据通过串行总线传输至第二装置。

每个事件数据均对应有一个唯一的时间标识信息。而事件如果为无效事件时，那么也可能传输的只是时间标识信息，事件数据实际上不存在。在第二装置中可以对时间标识信息进行解析，以获得事件数据发生的绝对时间，利用时间标识信息可以消除了传输总线的延迟导致的传输后的时序问题对速率的约束，能够提高单通道的传输速率。数据的传输可以基于不同协议进行封装传输，对此并不进行限制。

上述串行总线的数据传输方法中，通过提供第一装置的通讯模块，利用通讯模块与被配置成差分对的串行总线连接，使第一装置和第二装置进行数据传输；并在预设的每个周期中，根据事件信号和事件数据的参数信息生成时间标识信息，时间标识信息能够表征事件数据发生的绝对时间，从而来消除事件数据在串行总线传输后的时序不准确的问题，能够增强数据传输的抗干扰能力，提高数据传输的稳定性。

在一个实施例中，可以具有多个第一装置与一个第二装置进行数据传输。每个第一装置均可以通过串行总线与第二装置进行数据传输。相对于现有并行布置的数据总线来说，第一装置的数量越多，能够减少对外的电磁辐射。

在一个实施例中，本发明的提供的串行总线的数据传输方法，还包括以下步骤；

基于时钟同步电路和复位同步电路将时间按区间分割生成周期为T的监听周期。具体的，时钟同步电路和复位同步电路可以是通讯模块中的。基于通讯模块中的时钟同步电路和复位同步电路可以产生一个0计到N的计数器。在周期为T的情况下，每个周期T的时间范围可以表示为0-N*T。

在任意一个周期T内，基于是否监听到有效事件发生，都存在两种情况。下面对此进行详细说明。

在一个实施例中，步骤S300中的根据事件信号和参数信息生成时间标识信息，如图2所示，包括以下步骤；

S310、判断在当前周期内是否监听到有效事件发生；

S320、若在当前周期内未监听到有效事件发生，则生成闲置码；

S330、若在当前周期内监听到有效事件发生，则判断当前事件信号为有效事件信号，根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

需要说明的是，判断在当前周期内是否监听到有效事件发生可以有多种形式实现。在一个实施例中，可以是根据事件信号来进行判断，如果在当前周期内，未获取到事件信号，表明在这个周期中，没有监听到有效的事件发生；则在当前周期内未监听到有效事件发生，生成闲置码。如果在当前周期内，获取到事件信号，表明在这个周期中，监听到有效的事件发生，则判断当前事件信号为有效事件信号，根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

在一个实施例中，可以在事件信号中预先设置校验值来实现，根据事件信号的校验值来判断是否监听到有效事件发生。校验值可以是事件信号数值中的末尾。比如，校验值为1表示监听到有效事件发生，校验值为0表示未监听到有效事件发生。在获取事件信号时，就能识别是否发生有效事件，可以使第一装置获取到带对应校验码的事件信号。那么可以直接根据事件信号中的校验值来判断是否为监听到有效事件发生。

在一个实施例中，在一个监听周期T内，有效事件有两种情况，存在一个或多个有效时间。那么相应的存在一个或多个有效事件信号。基于此，步骤S330具有两种情况。

第一种情况为在当前周期内有只有一个有效事件信号。那么就根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。时间标识序数可以是以有效事件信号+参数信息的形式。具体可以为事件序数+计数器值。当只有一个有效事件信号时，事件序数可以直接编号为1。

第二种情况为在当前周期内有多个有效事件信号。那么将有效事件信号进行排序编号，并依次根据有效事件信号的编号和参数信息生成时间标识序数。比如，第一有效事件的时间标识序数就为第一个事件的编号+第一个事件的计数器值。对于多个有效事件信号，那么是依次输出时间标识序数。

上述的时间标识信息包括闲置码、一个或多个时间标识序数；那么在一个周期内，每个时间标识信息都是唯一的，能够表征事件发生的绝对时间，从而消除传输的串行总线延迟的时序问题对速率的约束，能够提升传输速率，达到10Gbps以上速率传输。在其他实施例中，计数器值不同也会导致时间标识序数的不同，对此并不进行限制。

在一个实施例中，本发明提供的串行总线的数据传输方法，如图3所示，在将时间标识信息和对应的事件数据通过串行总线传输至第二装置后，还包括以下步骤；

S500、接收时间标识信息和对应的事件数据，并对时间标识信息进行解析，得到每个事件数据对应的绝对时间信息。

具体的，绝对时间信息指的是事件数据从发生到获取的绝对时间。因为时间标识信息实际上具有具体周期和事件的时间信息，即能够表征每个事件数据的从发生到获取的绝对时间。在第二装置中，接收的是保持差分信号的属性，即等振幅和反相位；能够实现第一装置和第二装置之间无误差的数据传输；且差分信号传输，能够消除共模噪声的影响，增加抗共模干扰能力。于本实施例中，事件数据并不一定要解析，比如直接将事件数据传输至第二装置的。

应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种串行总线的数据传输系统，该系统的实施可参照上述方法的过程实现，重复之处不再冗述。上述串行总线的数据传输系统中的各个装置可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各装置可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本申请提供的串行总线的数据传输方法，可以应用于如图4所示的数据传输系统中。其中，第一装置100中设置有通讯模块300，通讯模块300用于与被配置成差分对的串行总线200连接。进而让第一装置100通过串行总线200与第二装置400进行通讯。其中，第一装置100可以为探测器；第二装置400可以包括不限于处理器、微处理器以及服务器等后端解析电路来实现。对于第一装置100和第二装置400之间的数据传输协议并不进行限制，也就是说，串行总线200可以适用LVDS协议、高速Serdes协议以及Aurora 64B/66B协议等协议的传输。

在一个实施例中，相应的提供了一种串行总线的数据传输系统，包括第一装置100和串行总线200；第一装置100上设有通讯模块300；通讯模块300用于与被配置成差分对的串行总线200连接，并在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；获取通讯模块300的参数信息，并根据事件信号和参数信息生成时间标识信息；串行总线200，用于将时间标识信息和对应的事件数据传输至第二装置400。

本发明的时间标识信息能够表征事件数据发生的绝对时间，从而来消除事件数据在串行总线传输后的时序不准确的问题，能够增强数据传输的抗干扰能力，提高数据传输的稳定性。

在一个实施例中，在第一装置100和串行总线200的基础上，还包括第二装置400；第二装置400，用于接收时间标识信息和对应的事件数据，并对时间标识信息进行解析，得到每个事件数据对应的绝对时间信息。

第二装置400通过串行总线200与第一装置100连接，能够大幅度减少第二装置400的引脚数量，简化第二装置400设计的复杂度，提高第二装置400的空间利用率，节约成本。第二装置400可以理解为第一装置100的传输对象，为后续的符合电路。在第二装置400中可以基于传输协议对时间标识信息进行解析，以获取绝对时间信息，从而做出正确的时间判断。

在一个实施例中，如图5所示，为第二装置400的结构示意图，包括位置编码模块410、符合窗宽判断模块420以及FIFO(先入先出队列)430；符合窗宽判断模块420分别与位置编码模块410和FIFO430连接。位置编码模块410接收来自任意一对探测器输入的Detector A和Detector B，位置编码模块410计算出探测器trigger信号的相互位置关系及提取出的两个TDC值，符合判断模块420根据位置码及待处理的两个TDC值结合符合窗宽信息进行符合判断，在FIFO430中输出符合对，以完成差分信号形式的数据传输，再对时间标识信息进行解析，以获取绝对时间信息，从而做出正确的时间判断。

在一个实施例中，如图6所示，可以是多个第一装置通过对应的串行总线200与第二装置连接，具体的应用场景为应用于带探测器环的正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography，PET)设备中。包括x个第一装置，第一装置可以为一对探测器101，第二装置为LCC电路401。每个探测器101中均具有1个内置的FPGA模块来完成数据高速收发；第二装置中也具有对应的FPGA模块。每个第一装置都可以是相互独立的，在LCC电路401能够准确的识别第一装置发出的事件数据的绝对时间。每个探测器101均能高速传输TDC信息、能量信息、位置信息以及Trigger信息的事件数据和时间标识信息。

对时间标识信息解析能够得到闲置码和时间标识序数。如果为闲置码，说明在当前周期内没有监听到有效事件发生。而时间标识序数中的参数信息，能够区分不同探测器101，且每个探测器101中时间标识序数均能够表征绝对时间；从而实现在LCC电路401能够准确识别不同探测器101传输来的事件数据发生的绝对时间。相对于并行总线的传输，能够大幅度减少总线数量，以减小对外的电磁辐射，降低功耗，节约成本。

在一个实施例中，本发明提供的串行总线的数据传输系统，第一装置还用于；基于通讯模块300中的时钟同步电路和复位同步电路将时间按区间分割生成周期为T的监听周期。

在一个实施例中，如图7所示提供了通讯模块300的结构框图，通讯模块300包括判断单元、第一生成单元以及第二生成单元；

判断单元用于判断在当前周期内是否监听到有效事件发生；

第一生成单元用于若在当前周期内未监听到有效事件发生，则生成闲置码；

第二生成单元用于若在当前周期内监听到有效事件发生，则判断当前事件信号为有效事件信号，根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

在一个实施例中，第二生成单元包括第一生成子单元和第二生成子单元；第一生成子单元，用于若在当前周期内有一个有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。第二生成子单元，用于若在当前周期内有多个有效事件信号，则将有效事件信号进行排序编号，并依次根据有效事件信号的编号和参数信息生成时间标识序数。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种串行总线的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤；

提供第一装置的通讯模块，所述通讯模块用于与被配置成差分对的串行总线连接；

在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；

获取所述事件数据的参数信息，并根据所述事件信号和参数信息生成时间标识信息；

将所述时间标识信息和对应的事件数据通过所述串行总线传输至第二装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一装置为探测器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述事件数据包括TDC信息、能量信息、位置信息以及Trigger信息，所述TDC信息为事件发生时间点距离下一个时钟周期上升沿的距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤；

基于时钟同步电路和复位同步电路将时间按区间分割生成周期为T的监听周期。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述事件信号和参数信息生成时间标识信息，包括以下步骤；

判断在当前周期内是否监听到有效事件发生；

若在当前周期内未监听到有效事件发生，则生成闲置码；

若在当前周期内监听到有效事件发生，则判断当前事件信号为有效事件信号，根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断当前事件信号为有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数，包括以下步骤；

若在当前周期内有一个有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断当前事件信号为有效事件信号，则根据有效事件信号和参数信息生成时间标识序数，包括以下步骤；

若在当前周期内有多个有效事件信号，则对多个有效事件信号进行排序编号，并依次根据多个有效事件信号的编号和参数信息生成时间标识序数。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在将所述时间标识信息和对应的事件数据通过所述串行总线传输至第二装置后，还包括以下步骤；

接收所述时间标识信息和对应的事件数据，并对所述时间标识信息进行解析，得到每个事件数据对应的绝对时间信息。

9.一种串行总线的数据传输系统，其特征在于，包括第一装置和串行总线；

所述第一装置上设有通讯模块；所述通讯模块用于与被配置成差分对的串行总线连接，并在预设的每个周期内获取带周期标识的事件信号和对应的事件数据；获取所述事件数据的参数信息，并根据所述事件信号和参数信息生成时间标识信息；

所述串行总线，用于将所述时间标识信息和对应的事件数据传输至第二装置。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括第二装置；

所述第二装置，用于接收所述时间标识信息和对应的事件数据，并对所述时间标识信息进行解析，得到每个事件数据对应的绝对时间信息。

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